蔗渣碱木质素酚化—胺化改性及其重金属离子吸附机制研究
发布时间：2022-10-04 13:21
蔗渣是制糖过程的主要副产物,如何实现蔗渣的高值资源化利用是当前研究的热点。木质素作为蔗渣的重要组分,因其结构含有大量的酚羟基、醇羟基和羧基等活性基团,有利于进一步化学改性,使其在重金属污染治理中具有较好的应用潜力。但蔗渣木质素对重金属的去除效率有待提高,对重金属的选择性去除及机制鲜见报道。本研究运用核磁共振光谱（NMR）、傅里叶变换红外吸收光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）等现代仪器分析手段,结合密度泛函理论（DFT）和吸附模型分析,探究蔗渣木质素的高效提取、定向改性以及重金属离子选择性吸附机制,为蔗渣的高值资源化利用以及木质素在重金属污染治理中的应用提供理论依据。主要研究结果如下:（1）超声强化处理后蔗渣呈网状结构,提高了碱抽提对蔗渣木质素（BL）的提取率,提取率达到60.60%,是未超声处理的1.42倍。用乙醚/甲醇逐级浸提BL,分别获得乙醚纯化分级蔗渣碱木质素（BL1）,甲醇纯化分级蔗渣碱木质素（BL2）和不溶性分级蔗渣碱木质素（BL3）。其中,BL2的质量分数最高,为57.31%,其结构呈现疏松多孔特性,芳基醚减少,G型结构单元的摩尔比增加,S和H型减少,总羟基和脂肪...
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 前言
1.1 研究背景
1.2 水体重金属污染治理研究
1.2.1 水体重金属污染现状
1.2.2 重金属污染水体治理方法
1.3 木质素及其改性研究
1.3.1 木质素的结构及性质
1.3.2 木质素的提取方法
1.3.3 木质素的改性研究
1.4 木质素对重金属吸附过程及机理研究
1.4.1 吸附影响因素
1.4.2 吸附机理研究
1.4.3 吸附模型
1.4.4 密度泛函理论
1.5 研究的意义、目的和内容
1.5.1 研究的意义和目的
1.5.2 研究内容和技术路线
第二章 蔗渣碱木质素的强化提取及分级研究
2.1 引言
2.2 实验材料及方法
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 超声强化碱抽提蔗渣木质素
2.3.2 蔗渣木质素分级
2.3.3 蔗渣木质素形貌特征
2.3.4 蔗渣木质素结构分析
2.3.5 蔗渣木质素热稳定性分析
2.4 小结
第三章 分级蔗渣碱木质素酚化-胺化改性及其机理
3.1 引言
3.2 实验材料及方法
3.2.1 实验材料
3.2.2 实验方法
3.3 结果讨论与分析
3.3.1 元素含量分析
3.3.2 分子量分布
3.3.3 蔗渣木质素形貌分析
3.3.4 FT-IR分析
3.3.5 NMR分析
3.3.6 热稳定性分析
3.3.7 BL2改性密度泛函理论研究
3.4 小结
第四章 改性分级蔗渣碱木质素对重金属离子静态吸附机理
4.1 引言
4.2 实验材料及方法
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 改性蔗渣木质素重金属吸附性能
4.3.2 改性分级蔗渣碱木质素吸附条件优化
4.3.3 机理分析
4.4 小结
第五章 改性分级蔗渣碱木质素对重金属离子动态吸附特性
5.1 引言
5.2 实验材料及方法
5.2.1 实验材料
5.2.2 实验方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 单一重金属离子动态吸附
5.3.2 双组分重金属离子动态吸附
5.3.3 三组分重金属离子动态吸附
5.3.4 竞争吸附DFT计算研究
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]微波和超声波预处理对蔗渣碱木质素提取的影响[J]. 廖长君,卢友志,蒋林伶,刘妮,谢冬燕,秦豪. 广东化工. 2018(18)
[2]油料作物秸秆生物炭对水体中铅离子的吸附特性与机制[J]. 张连科,刘心宇,王维大,李玉梅,孙鹏,尚少鹏,姜庆宏. 农业工程学报. 2018(07)
[3]聚吡咯及其复合材料去除水体六价铬研究进展[J]. 刘相尧,王宝辉,荆国林. 环境科学与技术. 2018(03)
[4]重金属吸附材料的研究进展[J]. 刘立华,杨正池,赵露. 中国材料进展. 2018(02)
[5]选择性脱除丹参提取液中重金属的吸附剂制备研究[J]. 余金鹏,唐英,张艳红,徐华胜,樊敏伟,王鹏飞. 中草药. 2018(05)
[6]纳米羟基磷灰石对重金属离子的吸附性能[J]. 李文,温玺,郭亚平. 广州化工. 2018(03)
[7]三乙烯四胺基蔗渣纤维素的制备及其对Cu2+、Cr6+的吸附[J]. 夏璐,邓啟敏,黄中航,龚铸. 金属矿山. 2017(12)
[8]CH-90交换树脂对废水中Co2+、Mn2+的去除[J]. 史学伟,吴艳阳,徐首红,赵双良. 石油化工高等学校学报. 2017(05)
[9]多孔硅酸钙用于废纸脱墨浆废水处理[J]. 王成海. 中华纸业. 2017(20)
[10]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)
博士论文
[1]基于碱木质素改性产物的聚氨酯材料的合成与性能研究[D]. 周万鹏.华南理工大学 2017
[2]太赫兹波段液晶材料光学特性密度泛函理论研究[D]. 陈泽章.河南师范大学 2016
[3]汽爆秸秆木质素分级及其材料的制备[D]. 王冠华.中国科学院研究生院(过程工程研究所) 2015
[4]蔗髓改性制备重金属离子吸附材料及其机理研究[D]. 刘新亮.广西大学 2012
[5]改性麦糟吸附剂处理重金属废水的研究[D]. 李青竹.中南大学 2011
硕士论文
[1]低温等离子体改性提高木材表面疏水性机理的研究[D]. 张孝涛.南京林业大学 2016
[2]硫酸盐木质素的分级分离与性能表征[D]. 蒋晓.南京林业大学 2015
[3]改性木质素磺酸钠重金属吸附剂的制备及其应用研究[D]. 方振.广西大学 2013
[4]改性花生壳对水中Cd2+和Pb2+的吸附特性研究[D]. 林芳芳.华南理工大学 2011
[5]生物吸附剂改性松树皮吸附水溶液中Cu2+的性能研究[D]. 邹婷.南京大学 2011
[6]木质素磺酸钠制备吸附材料及其吸附性能研究[D]. 朱媛媛.中南林业科技大学 2008
本文编号：3685106
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 前言
1.1 研究背景
1.2 水体重金属污染治理研究
1.2.1 水体重金属污染现状
1.2.2 重金属污染水体治理方法
1.3 木质素及其改性研究
1.3.1 木质素的结构及性质
1.3.2 木质素的提取方法
1.3.3 木质素的改性研究
1.4 木质素对重金属吸附过程及机理研究
1.4.1 吸附影响因素
1.4.2 吸附机理研究
1.4.3 吸附模型
1.4.4 密度泛函理论
1.5 研究的意义、目的和内容
1.5.1 研究的意义和目的
1.5.2 研究内容和技术路线
第二章 蔗渣碱木质素的强化提取及分级研究
2.1 引言
2.2 实验材料及方法
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 超声强化碱抽提蔗渣木质素
2.3.2 蔗渣木质素分级
2.3.3 蔗渣木质素形貌特征
2.3.4 蔗渣木质素结构分析
2.3.5 蔗渣木质素热稳定性分析
2.4 小结
第三章 分级蔗渣碱木质素酚化-胺化改性及其机理
3.1 引言
3.2 实验材料及方法
3.2.1 实验材料
3.2.2 实验方法
3.3 结果讨论与分析
3.3.1 元素含量分析
3.3.2 分子量分布
3.3.3 蔗渣木质素形貌分析
3.3.4 FT-IR分析
3.3.5 NMR分析
3.3.6 热稳定性分析
3.3.7 BL2改性密度泛函理论研究
3.4 小结
第四章 改性分级蔗渣碱木质素对重金属离子静态吸附机理
4.1 引言
4.2 实验材料及方法
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 改性蔗渣木质素重金属吸附性能
4.3.2 改性分级蔗渣碱木质素吸附条件优化
4.3.3 机理分析
4.4 小结
第五章 改性分级蔗渣碱木质素对重金属离子动态吸附特性
5.1 引言
5.2 实验材料及方法
5.2.1 实验材料
5.2.2 实验方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 单一重金属离子动态吸附
5.3.2 双组分重金属离子动态吸附
5.3.3 三组分重金属离子动态吸附
5.3.4 竞争吸附DFT计算研究
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]微波和超声波预处理对蔗渣碱木质素提取的影响[J]. 廖长君,卢友志,蒋林伶,刘妮,谢冬燕,秦豪. 广东化工. 2018(18)
[2]油料作物秸秆生物炭对水体中铅离子的吸附特性与机制[J]. 张连科,刘心宇,王维大,李玉梅,孙鹏,尚少鹏,姜庆宏. 农业工程学报. 2018(07)
[3]聚吡咯及其复合材料去除水体六价铬研究进展[J]. 刘相尧,王宝辉,荆国林. 环境科学与技术. 2018(03)
[4]重金属吸附材料的研究进展[J]. 刘立华,杨正池,赵露. 中国材料进展. 2018(02)
[5]选择性脱除丹参提取液中重金属的吸附剂制备研究[J]. 余金鹏,唐英,张艳红,徐华胜,樊敏伟,王鹏飞. 中草药. 2018(05)
[6]纳米羟基磷灰石对重金属离子的吸附性能[J]. 李文,温玺,郭亚平. 广州化工. 2018(03)
[7]三乙烯四胺基蔗渣纤维素的制备及其对Cu2+、Cr6+的吸附[J]. 夏璐,邓啟敏,黄中航,龚铸. 金属矿山. 2017(12)
[8]CH-90交换树脂对废水中Co2+、Mn2+的去除[J]. 史学伟,吴艳阳,徐首红,赵双良. 石油化工高等学校学报. 2017(05)
[9]多孔硅酸钙用于废纸脱墨浆废水处理[J]. 王成海. 中华纸业. 2017(20)
[10]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)
博士论文
[1]基于碱木质素改性产物的聚氨酯材料的合成与性能研究[D]. 周万鹏.华南理工大学 2017
[2]太赫兹波段液晶材料光学特性密度泛函理论研究[D]. 陈泽章.河南师范大学 2016
[3]汽爆秸秆木质素分级及其材料的制备[D]. 王冠华.中国科学院研究生院(过程工程研究所) 2015
[4]蔗髓改性制备重金属离子吸附材料及其机理研究[D]. 刘新亮.广西大学 2012
[5]改性麦糟吸附剂处理重金属废水的研究[D]. 李青竹.中南大学 2011
硕士论文
[1]低温等离子体改性提高木材表面疏水性机理的研究[D]. 张孝涛.南京林业大学 2016
[2]硫酸盐木质素的分级分离与性能表征[D]. 蒋晓.南京林业大学 2015
[3]改性木质素磺酸钠重金属吸附剂的制备及其应用研究[D]. 方振.广西大学 2013
[4]改性花生壳对水中Cd2+和Pb2+的吸附特性研究[D]. 林芳芳.华南理工大学 2011
[5]生物吸附剂改性松树皮吸附水溶液中Cu2+的性能研究[D]. 邹婷.南京大学 2011
[6]木质素磺酸钠制备吸附材料及其吸附性能研究[D]. 朱媛媛.中南林业科技大学 2008
本文编号：3685106
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