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利用可再生的生物质资源代替传统的化石资源是当代化学研究的热点之一。木质素作为地球上储量仅次于纤维素的第二大的生物质资源,其结构上含有丰富的活性官能团,能够吸附一些染料分子和重金属离子,对生物质资源利用和环境保护发挥着不可替代的作用,目前超过95%的木质素被当做废弃物燃烧使用,无法达到高资源化利用。本论文以木质素为原料,制备出对染料和重金属离子有着良好的吸附去除能力的改性木质素基吸附剂,并对所制备的木质素基吸附剂的化学结构以及吸附性能进行了详细的研究,进一步拓宽了木质素的应用渠道。论文主要分为以下两个部分。
(1)制备磁性木质素基吸附剂并探究其吸附机理。以木质素为原料采用了一种改良的共沉淀合成方法,先将木质素修饰于磁性Fe3O4纳米颗粒表面,然后将其进行高温炭化,得到磁性木质素基吸附剂,磁性木质素粒子平均粒径为5.42um,饱和磁化强度约为51.3emu/g,比表面积为42.1m2/g,平均孔径为12.3nm,属于介孔结构。磁性木质素基吸附剂吸附甲基橙实验表明吸附过程符合Langmuir吸附模型和准二级吸附动力模型,属于化学吸附,整个吸附过程属于熵减、自发进行的。磁性木质素基吸附剂对甲基橙的最大的吸附量为85mg/g,通过95%的乙醇的浸泡,磁性木质素基吸附剂可循环再生。
(2)制备胺基木质素吸附剂并探究其吸附机理。利用曼尼希反应,以木质素为原料,接枝三乙烯四胺得到胺基木质素吸附剂,并探究了不同实验条件对胺基木质素氮含量的影响,产物最大含氮量可达7.93%,胺基木质素重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)分别为4354和1162。吸附实验表明胺基木质素对pb2+的吸附速度很快,在60min左右即可达到吸附饱和点,吸附过程符合Langmuir吸附等温模型和准二级吸附动力学模型,胺基木质素对Pb2+的最大吸附量为69.3mg/g。用木质素制备胺基木质素具有吸附效率高、环保等优点,可用来处理重金属离子废水。
(1)制备磁性木质素基吸附剂并探究其吸附机理。以木质素为原料采用了一种改良的共沉淀合成方法,先将木质素修饰于磁性Fe3O4纳米颗粒表面,然后将其进行高温炭化,得到磁性木质素基吸附剂,磁性木质素粒子平均粒径为5.42um,饱和磁化强度约为51.3emu/g,比表面积为42.1m2/g,平均孔径为12.3nm,属于介孔结构。磁性木质素基吸附剂吸附甲基橙实验表明吸附过程符合Langmuir吸附模型和准二级吸附动力模型,属于化学吸附,整个吸附过程属于熵减、自发进行的。磁性木质素基吸附剂对甲基橙的最大的吸附量为85mg/g,通过95%的乙醇的浸泡,磁性木质素基吸附剂可循环再生。
(2)制备胺基木质素吸附剂并探究其吸附机理。利用曼尼希反应,以木质素为原料,接枝三乙烯四胺得到胺基木质素吸附剂,并探究了不同实验条件对胺基木质素氮含量的影响,产物最大含氮量可达7.93%,胺基木质素重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)分别为4354和1162。吸附实验表明胺基木质素对pb2+的吸附速度很快,在60min左右即可达到吸附饱和点,吸附过程符合Langmuir吸附等温模型和准二级吸附动力学模型,胺基木质素对Pb2+的最大吸附量为69.3mg/g。用木质素制备胺基木质素具有吸附效率高、环保等优点,可用来处理重金属离子废水。