纤维素复合膜的制备及其对盐酸环丙沙星的吸附研究

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盐酸环丙沙星(Ciprofloxacin Hydrochloride,HCIP)是一种重要的氟喹诺酮类抗生素,在我国水体和土壤中广泛存在,对生态健康产生较大威胁,因此去除环境中的HCIP十分重要。本文利用相反转技术分别制备了纤维素膜、纤维素复合膜以除去水溶液中的HCIP。利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)及水接触角等测试方法对膜的结构和性能进行表征,并探究纤维素膜/复合膜在HCIP吸附中的应用。首先以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯([BMIM]Cl)为溶剂,二甲基亚砜(DMSO)为助溶剂溶解微晶纤维素制备纤维素膜。单因素实验得到最佳溶剂比R为1:1,最佳溶解温度为50°C。性能测试实验结果表明:经离子液体处理后,纤维素晶型由I型变为II型,热力学稳定性提高。纤维素膜亲水性良好,表面光滑平整,溶剂比影响其内部结构。25°C条件下,对HCIP最大吸附量为25.00 mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型。其次,通过超声辅助Hummers方法制备氧化石墨烯。以纤维素为基本构架,采用共混涂布法分别制备了氧化石墨烯-纤维素复合膜(GOCE)与磁性氧化石墨烯-纤维素复合膜(FGCE)。SEM图像显示制备的GO具有片层结构,复合膜内部粗糙具有较大比表面积。FT-IR、XRD测试结果表明GO与纤维素在复合膜中以氢键相结合。FGCE的热力学性能和亲水性均优于GOCE。最后,对复合膜(FGCE)的吸附性能进行探究。当溶液pH在6.06.7之间时,其对HCIP的最大吸附量为236.39 mg/g,高于GOCE最大吸附量(196.08mg/g)。溶液中阳离子Na+、NH4+、Ca2+与阴离子Cl-、HSO4-、H2PO4-的存在均会不同程度地降低吸附率。FGCE抗酸腐蚀性良好,可循环使用4次。其对HCIP的吸附过程受化学吸附控制,为自发的放热反应,符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型。
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