阳离子交换纤维素纤维吸附材料的制备及其应用
发布时间：2021-09-19 10:33
随着工业化进程的不断发展,大量污染物被排放到水体中,对环境造成严重破坏。其中含重金属离子和有机染料的废水是对环境污染最严重、危害最大的工业废水之一。面对含重金属离子和有机染料废水的危害,开发和利用相应处理技术对受污水体进行治理已经成为研究热点。在相关的废水处理技术中,吸附法由于操作简易、方法成熟、去除效率高且环保,被视为高效的废水处理方法。吸附材料是吸附法技术的核心,研究开发易于制备、低价、高效、可重复使用的高性能吸附材料对促进吸附法处理技术的发展具有重要意义。本文以化学机械浆为对象,通过醚化反应,设计制备了一种新型的、纤维素基“核壳”结构阳离子交换纤维素纤维,讨论了其制备工艺,表征了其化学结构,并考查了其对重金属离子及亚甲基蓝阳离子染料的吸附性能。主要研究结果如下:（1）水不溶阳离子交换纤维素纤维的得率与其羧基含量是一对矛盾体,羧基含量越高纤维的得率就越低。为了解决得率与羧基含量之间的矛盾,通过优化醚化工艺,协调了纤维得率与羧基含量之间的平衡。较优的水不溶阳离子交换纤维素纤维的制备工艺为:化机浆用量10 g,氢氧化钠用量8 g,氯乙酸钠用量14 g,醚化温度60℃,醚化时间8 h。所...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１电化学法处理重金属离子的分类及其优点??
应，在分子??链中引入羧基基团，提高纤维素的带电量。而纤维的醚化反应主要受醚化时间、醚化温??度、碱用量以及氯乙酸钠用量影响。然而，引入羧基的含量越高，就意味着纤维的水溶??性越强，因此，为了保持水不溶纤维的得率，需要对醚化反应条件进行适当控制，协调??纤维得率与羧基含量之间的平衡。??（１）醚化时间对纤维得率和羧基含量的影响??在化机浆用量ｌ〇ｇ，醚化温度８０?°Ｃ，氯乙酸钠用量１０?ｇ，氢氧化钠用量１２?ｇ的条??件下，探究醚化时间对阳离子交换纤维素纤维羧基含量和得率的影响，如图２－１所示。??１６０?ｊ????１１０??■■羧基含量??―一纤维得率?’??Ａ?－?１０５??１１２０?－?＿?＿?＿?＇??１?＇＇鳥邏?＿?Ｒ－ｉ？??＇８ｊ?ｌ－ｓ??＾?ｈ?ｎＡ－??３?４?５?６?７?８?９?１０?１１?１２?１３??ｔ?／ｈ??图２－１醚化时间对羧基含量和纤维得率的影响??Ｆｉｇ．?２－１?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｅｔｈｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｔｉｍｅ?ｏｎ?ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ?ｃｏｎｔｅｎｔ?ａｎｄ?ｆｉｂｅｒ?ｙｉｅｌｄ??由图２－１可知，随着醚化时间的延长，阳离子交换纤维素纤维的羧甚含．５：先增加后??趋于平缓，醚化时间从４?ｈ增加至８?ｈ时，阳离子交换纤维素纤维的羧基ｆＵＢ：增Ｌ＜；速度较??为迟缓，在醚化时间从８?ｈ增加至１０?ｈ时，阳离子交换纤维素纤维的羧墙含最变化较为??明显，在醚化时间为１０?ｈ时，羧基含量达到最大值为１３５．２４?ｍｍｏｌ／１００ｇ，之后随荇＿化??时间的不断增加，阳离子交换纤维素纤维的羧基含量略有下降。这种现象产生的原Ｗ可??能是：在纤维经羧甲基化反
阳离子交换纤维素纤维吸跗材料的制备及其应用????率，有利于阳离子交换纤维素纤维的生成，故而羧基含量提高。但随着醚化温度的进？?？??步升高，氯乙酸钠分子发生水解诱发副反应的产生，不利于醚化反应的进行，导致阳离??子交换纤维素纤维的羧基含量略有下降。从图２－２中也可以看出，随着醚化反应温度的??升高，阳离子交换纤维素纤维的得率在不断下降。在醚化温度为２０?°Ｃ时，阳离子交换??纤维素纤维得率为１０３．１％，而当醚化温度升高至１００?°Ｃ时，纤维得率为８７．９％。这是由??于羧甲基化反应过程是个吸热反应，醚化温度的升高，会使得羧甲基化反应程度加剧，??反应体系中会生成更多的易溶于水的纤维，纤维损伤比较严重，导致纤维得率下降。同??时，在碱性条件下，随着醚化温度的升高，纤维素和氧气反应会造成纤维发生解聚反应，??使得纤维素链发生断裂降解１１１１］，也会导致阳离子交换纤维素纤维得率下降。??（３＞氢氧化钠用量对纤维得率和羧基含量的影响??在化机浆用量ｌ〇ｇ，醚化时间１０?ｈ，醚化温度８０?°Ｃ，氯乙酸钠用量１０?ｇ的条件下，??研究丫不同ＮａＯＨ用量对阳离子交换纤维素纤维羧基含量和纤维得率的影响，实验结果??如图２－３所示。??１６０??１?１１０??＿■羧基含量?＾＿??ｒｆｌＵ?：??１??Ｊ．１Ｌ??２?４?６?８?１０?１２?１４?１６?１８?２０?２２??氢氧化钠用量ｇ??图２－３氢氧化钠用量对羧基含量和纤维得率的影响??Ｆｉｇ．?２－３?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｓｏｄｉｕｍ?ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ?ｏｎ?ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ?ｃｏｎｔｅｎｔ?ａｎｄ?ｆｉｂｅｒ?ｙｉｅｌｄ??从阁２－３屮可以苻出，随着Ｎ
【参考文献】：
期刊论文
[1]双羧基螯合纤维对溶液中Cu（Ⅱ）离子的吸附性能研究[J]. 田振邦,李宾宾,李箐湲,段文杰,李英铭,赵亮. 河南科学. 2019(10)
[2]膜分离技术在水果加工中的应用探讨[J]. 林梅,谷玉红. 现代食品. 2019(14)
[3]硫化镍矿采选废水中重金属排放特征与防治对策[J]. 李泽熙,赵志龙,徐荣强,王芳. 价值工程. 2019(19)
[4]化学沉淀法去除飞灰浸取液中重金属的研究[J]. 范庆玲,郭小甫,袁俊生. 河北工业大学学报. 2019(03)
[5]抗癌“四大金刚”——硒、铁、碘、钼[J]. 赵德贵. 现代养生. 2019(11)
[6]天然染料染色方法研究进展[J]. 单国华,赵涛,贾丽霞,肖远淑,刘慧敏,柳疆梅,张曼宁. 印染助剂. 2019(05)
[7]健康儿童血清中钙、镁、铁、锌、铜、铅、镉7种元素检测结果研究[J]. 黄慧,李国慧,李贵霞,郭映辉,王玉庆,刘雪超,黄珊珊. 中国实验诊断学. 2019(03)
[8]印染废水处理回用工程实例[J]. 徐小峰,陈德超,唐国平,徐华连. 水处理技术. 2019(03)
[9]壳聚糖改性活性炭纤维毡处理含铜废水的研究[J]. 王萌,罗运柏,于萍. 工业水处理. 2019(02)
[10]交联氨基淀粉对亚甲基蓝染料的吸附性能[J]. 王建坤,郭晶,张昊,郑帼. 纺织学报. 2018(11)
硕士论文
[1]羧甲基纤维素纤维重金属离子吸附材料的制备及应用[D]. 党苗.陕西科技大学 2018
[2]电镀废水回用的膜工艺优化及膜污染控制[D]. 姜晓锋.北京化工大学 2017
[3]高品质羧甲基纤维素的制备和性能研究[D]. 杨楠.南京理工大学 2007
本文编号：3401452
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１电化学法处理重金属离子的分类及其优点??
应，在分子??链中引入羧基基团，提高纤维素的带电量。而纤维的醚化反应主要受醚化时间、醚化温??度、碱用量以及氯乙酸钠用量影响。然而，引入羧基的含量越高，就意味着纤维的水溶??性越强，因此，为了保持水不溶纤维的得率，需要对醚化反应条件进行适当控制，协调??纤维得率与羧基含量之间的平衡。??（１）醚化时间对纤维得率和羧基含量的影响??在化机浆用量ｌ〇ｇ，醚化温度８０?°Ｃ，氯乙酸钠用量１０?ｇ，氢氧化钠用量１２?ｇ的条??件下，探究醚化时间对阳离子交换纤维素纤维羧基含量和得率的影响，如图２－１所示。??１６０?ｊ????１１０??■■羧基含量??―一纤维得率?’??Ａ?－?１０５??１１２０?－?＿?＿?＿?＇??１?＇＇鳥邏?＿?Ｒ－ｉ？??＇８ｊ?ｌ－ｓ??＾?ｈ?ｎＡ－??３?４?５?６?７?８?９?１０?１１?１２?１３??ｔ?／ｈ??图２－１醚化时间对羧基含量和纤维得率的影响??Ｆｉｇ．?２－１?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｅｔｈｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｔｉｍｅ?ｏｎ?ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ?ｃｏｎｔｅｎｔ?ａｎｄ?ｆｉｂｅｒ?ｙｉｅｌｄ??由图２－１可知，随着醚化时间的延长，阳离子交换纤维素纤维的羧甚含．５：先增加后??趋于平缓，醚化时间从４?ｈ增加至８?ｈ时，阳离子交换纤维素纤维的羧基ｆＵＢ：增Ｌ＜；速度较??为迟缓，在醚化时间从８?ｈ增加至１０?ｈ时，阳离子交换纤维素纤维的羧墙含最变化较为??明显，在醚化时间为１０?ｈ时，羧基含量达到最大值为１３５．２４?ｍｍｏｌ／１００ｇ，之后随荇＿化??时间的不断增加，阳离子交换纤维素纤维的羧基含量略有下降。这种现象产生的原Ｗ可??能是：在纤维经羧甲基化反
阳离子交换纤维素纤维吸跗材料的制备及其应用????率，有利于阳离子交换纤维素纤维的生成，故而羧基含量提高。但随着醚化温度的进？?？??步升高，氯乙酸钠分子发生水解诱发副反应的产生，不利于醚化反应的进行，导致阳离??子交换纤维素纤维的羧基含量略有下降。从图２－２中也可以看出，随着醚化反应温度的??升高，阳离子交换纤维素纤维的得率在不断下降。在醚化温度为２０?°Ｃ时，阳离子交换??纤维素纤维得率为１０３．１％，而当醚化温度升高至１００?°Ｃ时，纤维得率为８７．９％。这是由??于羧甲基化反应过程是个吸热反应，醚化温度的升高，会使得羧甲基化反应程度加剧，??反应体系中会生成更多的易溶于水的纤维，纤维损伤比较严重，导致纤维得率下降。同??时，在碱性条件下，随着醚化温度的升高，纤维素和氧气反应会造成纤维发生解聚反应，??使得纤维素链发生断裂降解１１１１］，也会导致阳离子交换纤维素纤维得率下降。??（３＞氢氧化钠用量对纤维得率和羧基含量的影响??在化机浆用量ｌ〇ｇ，醚化时间１０?ｈ，醚化温度８０?°Ｃ，氯乙酸钠用量１０?ｇ的条件下，??研究丫不同ＮａＯＨ用量对阳离子交换纤维素纤维羧基含量和纤维得率的影响，实验结果??如图２－３所示。??１６０??１?１１０??＿■羧基含量?＾＿??ｒｆｌＵ?：??１??Ｊ．１Ｌ??２?４?６?８?１０?１２?１４?１６?１８?２０?２２??氢氧化钠用量ｇ??图２－３氢氧化钠用量对羧基含量和纤维得率的影响??Ｆｉｇ．?２－３?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｓｏｄｉｕｍ?ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ?ｏｎ?ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ?ｃｏｎｔｅｎｔ?ａｎｄ?ｆｉｂｅｒ?ｙｉｅｌｄ??从阁２－３屮可以苻出，随着Ｎ
【参考文献】：
期刊论文
[1]双羧基螯合纤维对溶液中Cu（Ⅱ）离子的吸附性能研究[J]. 田振邦,李宾宾,李箐湲,段文杰,李英铭,赵亮. 河南科学. 2019(10)
[2]膜分离技术在水果加工中的应用探讨[J]. 林梅,谷玉红. 现代食品. 2019(14)
[3]硫化镍矿采选废水中重金属排放特征与防治对策[J]. 李泽熙,赵志龙,徐荣强,王芳. 价值工程. 2019(19)
[4]化学沉淀法去除飞灰浸取液中重金属的研究[J]. 范庆玲,郭小甫,袁俊生. 河北工业大学学报. 2019(03)
[5]抗癌“四大金刚”——硒、铁、碘、钼[J]. 赵德贵. 现代养生. 2019(11)
[6]天然染料染色方法研究进展[J]. 单国华,赵涛,贾丽霞,肖远淑,刘慧敏,柳疆梅,张曼宁. 印染助剂. 2019(05)
[7]健康儿童血清中钙、镁、铁、锌、铜、铅、镉7种元素检测结果研究[J]. 黄慧,李国慧,李贵霞,郭映辉,王玉庆,刘雪超,黄珊珊. 中国实验诊断学. 2019(03)
[8]印染废水处理回用工程实例[J]. 徐小峰,陈德超,唐国平,徐华连. 水处理技术. 2019(03)
[9]壳聚糖改性活性炭纤维毡处理含铜废水的研究[J]. 王萌,罗运柏,于萍. 工业水处理. 2019(02)
[10]交联氨基淀粉对亚甲基蓝染料的吸附性能[J]. 王建坤,郭晶,张昊,郑帼. 纺织学报. 2018(11)
硕士论文
[1]羧甲基纤维素纤维重金属离子吸附材料的制备及应用[D]. 党苗.陕西科技大学 2018
[2]电镀废水回用的膜工艺优化及膜污染控制[D]. 姜晓锋.北京化工大学 2017
[3]高品质羧甲基纤维素的制备和性能研究[D]. 杨楠.南京理工大学 2007
本文编号：3401452
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