半纤维素水热法制备碳微球及其吸附性能的研究

发布时间：2021-04-30 09:35

　　随着生物质能在新型绿色替代能源领域中的地位日益突出,促使人们加速对现有生物质能源的开发和利用,进一步拓展其相关产业的应用领域。其中,半纤维素作为储量仅次于纤维素的第二大天然多糖,传统资源利用理念对其利用不完全常作为剩余产物被浪费。因此,本文利用工业制浆造纸过程中剩余物半纤维素的副产物木聚糖为原料,通过简便、绿色的一步水热法制备碳微球,并在此基础上对其进行改性赋磁制得磁性碳微球。随后,考察了两种材料通过化学活化后作为吸附剂对重金属离子的吸附性能。（1）以木聚糖为原料,采用水热法制备碳微球,探讨了木聚糖浓度、反应温度和时间等对产物的影响,确定最佳制备条件为:木聚糖质量浓度l 5 wt%,溶液pH浓度在2～3范围内,温度在180℃下反应8h。并利用强碱KOH溶液活化得到吸附剂材料,采用SEM、FTIR、XRD和XPS等手段对两者进行表征。（2）采用两步水热法制备磁性碳微球,首先以六水合三氯化铁为铁源采用溶剂热法制备Fe₃O₄粒子,随后将其加人碳微球制备体系中进行第二步水热反应得到磁性碳微球。探讨木聚糖浓度、反应温度、反应时间及Fe₃

【文章来源】：东北电力大学吉林省

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 半纤维素的研究现状
        1.2.1 半纤维素简介
        1.2.2 半纤维素基材料的应用
        1.2.3 半纤维素基材料研究存在的问题及展望
    1.3 重金属污染的研究现状
        1.3.1 重金属污染的来源和危害
        1.3.2 重金属污染水体的处理方法
    1.4 碳微球的研究现状
        1.4.1 碳微球的制备及应用
        1.4.2 磁性碳微球的制备及应用
    1.5 研究内容
第2章 实验材料制备与表征
    2.1 实验试剂与仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料的制备
        2.2.1 碳微球吸附剂的制备
        2.2.2 磁性碳微球吸附剂的制备
        2.2.3 重金属离子的吸附实验
    2.3 材料的表征方法
        2.3.1 扫描电子显微镜
        2.3.2 X射线衍射
        2.3.3 X射线光电子能谱
        2.3.4 傅立叶红外光谱
        2.3.5 比表面积分析
        2.3.6 磁性能分析
第3章 碳微球吸附剂的制备及表征
    3.1 引言
    3.2 半纤维素基碳微球制备条件的优化
        3.2.1 木聚糖浓度对产物的影响
        3.2.2 反应温度对产物的影响
        3.2.3 反应时间对产物的影响
        3.2.4 FTIR分析
        3.2.5 XPS分析
        3.2.6 XRD分析
    3.3 碳微球吸附剂的制备及表征
        3.3.1 SEM分析
        3.3.2 FTIR分析
        3.3.3 XRD分析
        3.3.4 BET分析
    3.4 本章小结
第4章 磁性碳微球吸附剂的制备及表征
    4.1 引言
    4.2 磁性碳微球制备条件的优化
        4.2.1 木聚糖浓度对产物的影响
        4.2.2 反应温度对产物的影响
        4.2.3 Fe_3O_4添加量对产物的影响
        4.2.4 FTIR分析
        4.2.5 XRD分析
        4.2.6 VSM分析
    4.3 磁性碳微球吸附剂的制备及表征
        4.3.1 SEM分析
        4.3.2 FTIR分析
        4.3.3 XRD分析
        4.3.4 BET分析
        4.3.5 VSM分析
    4.4 本章小结
第5章 两种碳微球吸附剂的吸附性能研究
    5.1 引言
    5.2 两种吸附剂吸附Cu~(2+)的性能研究
        5.2.1 各参数对吸附剂吸附性能的影响
            5.2.1.1 吸附剂用量对吸附性能的影响
            5.2.1.2 pH值对吸附性能的影响
        5.2.2 吸附动力学——吸附时间的影响
        5.2.3 吸附等温线——吸附质浓度的影响
        5.2.4 吸附热力学——吸附温度的影响
        5.2.5 解吸实验
    5.3 两种吸附剂吸附Pb~(2+)的性能研究
        5.3.1 各参数对碳微球吸附性能的影响
            5.3.1.1 吸附剂用量对吸附性能的影响
            5.3.1.2 pH值对吸附性能的影响
        5.3.2 吸附动力学——吸附时间的影响
        5.3.3 吸附等温线——吸附质浓度的影响
        5.3.4 吸附热力学——吸附温度的影响
        5.3.5 解吸实验
    5.4 吸附机理研究
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]微波水热处理提高玉米芯总糖收率的研究[J]. 朱银萍,余强,袁振宏,庄新姝,卞士祥,王琼.  太阳能学报. 2018(07)
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[3]水中重金属离子吸附材料的研究现状与发展趋势[J]. 施周,邓林.  建筑科学与工程学报. 2017(05)
[4]液/固体系Cu2+、Zn2+、Mn2+在硅藻土表面的吸附行为与特性[J]. 朱健,王平,雷明婧,杨雨中,朱君,朱思静.  环境科学学报. 2017(09)
[5]土壤铅污染及其超富集植物研究进展[J]. 刘秋香,张沐,杨程.  江苏科技信息. 2016(05)
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[7]半纤维素基水凝胶制备方法研究进展[J]. 程合丽,冯清华,陈洪雷,刘玉,谢益民.  造纸科学与技术. 2015(06)
[8]改性纤维素材料对金属离子吸附研究进展[J]. 王琳,张建平,崔丹妮,高豹.  江西化工. 2014(03)
[9]新型半纤维素膜材料的制备与性能研究[J]. 于庆雪,王海松,褚夫强,刘晔菲,于光,李滨,陈树法.  造纸科学与技术. 2014(02)
[10]半纤维素及其衍生物作为造纸助剂的研究进展[J]. 王兴,周景辉.  黑龙江造纸. 2014(01)

博士论文
[1]半纤维素—壳聚糖基生物功能材料研究及其应用[D]. 吴述平.武汉大学 2014
[2]中国农业生物质能源评价与产业发展模式研究[D]. 高文永.中国农业科学院 2010

硕士论文
[1]半纤维素/壳聚糖复合膜的制备及性能研究[D]. 梁玉芝.齐鲁工业大学 2015
[2]蔗渣半纤维素基可食膜材料的制备及其保鲜性能研究[D]. 王忠良.昆明理工大学 2013



本文编号：3169279