纳晶纤维素基吸附材料制备及吸附重金属离子研究

发布时间：2017-12-10 12:35

  本文关键词：纳晶纤维素基吸附材料制备及吸附重金属离子研究

  更多相关文章： 纳晶纤维素 吸附 重金属离子 Pb(Ⅱ) Cr(Ⅵ)

【摘要】：水体重金属污染问题是目前环境污染的一个突出问题。重金属污染的水体不仅会造成社会经济损失,更会对生态环境和生命带来巨大的威胁。因此选择高效快速的重金属脱除方法,提高水质量是如今十分重要的一个研究方向。本文以微晶纤维素(MCC)为原料提取纳晶纤维素(CNC),制备了羧基化纳晶纤维素(CCN)以及基于羧基化纳晶纤维素的复合材料吸附剂用于吸附水体中的Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)。本文的主要研究内容及结果如下:(1)用柠檬酸修饰纳晶纤维素制备羧基化纳晶纤维素吸附材料(CCN)。将得到的吸附剂用于鱼露中Pb(Ⅱ)的吸附。考察了吸附时间、Pb(Ⅱ)初始浓度、温度以及氯化钠和氨基酸对CCN吸附鱼露中Pb(Ⅱ)的影响。结果显示,0.1 g CCN在氯化钠和氨基酸存在的溶液中吸附500 mL、50 mg/L的Pb(Ⅱ)时,吸附48 h后基本达到吸附平衡,Pb(Ⅱ)初始浓度为50 mg/L时,实验平衡时最大吸附容量为149.59±2.33 mg/g。氯化钠和谷氨酸对吸附效果均有抑制作用。CCN对Pb(Ⅱ)的吸附过程较符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线,吸附过程是一个自发的、吸热的反应过程。(2)羧基化纳晶纤维素与聚乙烯亚胺氨化制备得到羧基化纳晶纤维素-聚乙烯亚胺吸附材料(CCN-PEI)。将得到的CCN-PEI用于吸附水溶液中的Cr(Ⅵ)。考察了吸附时间、溶液pH值、Cr(Ⅵ)初始浓度和温度等因素对CCN-PEI吸附性能的影响。0.005 g CCN-PEI吸附50 mL、100 mg/L的Cr(Ⅵ)在240 min后基本达到吸附平衡,最佳pH值为3,吸附平衡时CCN-PEI对Cr(Ⅵ)的最大吸附容量达到243.39±2.67mg/g。CCN-PEI对Cr(Ⅵ)的吸附动力学曲线较符合准二级动力学模型;吸附过程符合Langmuir吸附等温线方程;通过热力学研究,初步确定CCN-PEI对Cr(Ⅵ)的吸附过程是一个自发的放热反应。(3)将羧基化纳晶纤维素包覆到四氧化三铁制备得到羧基化纳晶纤维素-四氧化三铁磁性纳米粒子(CCN-Fe_3O_4)。将制备的CCN-Fe_3O_4作为吸附材料用于水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附。考察了吸附时间、吸附剂用量、溶液pH值、Pb(Ⅱ)初始浓度和温度等因素对CCN-Fe_3O_4吸附容量和Pb(Ⅱ)脱除率的影响。0.05 g CCN-Fe_3O_4吸附50 mL、50 mg/L的Pb(Ⅱ)在240 min后基本达到吸附平衡,最佳pH值为5,吸附平衡时CCN-Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)的最大吸附容量达到49.35±0.38 mg/g,此时对Pb(Ⅱ)的脱除率可达98.69±0.76%。CCN-Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)的吸附过程较好地符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线,吸附过程是一个自发、吸热的过程。(4)采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和多功能X射线光电子能谱(XPS)等表征方法,对制备得到的材料及吸附重金属后的材料进行结构表征,结合吸附过程分析吸附材料吸附重金属离子的机理。
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52;O647.3

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本文编号：1274496