竹材剩余物用于制备阴离子吸附剂及提取高白度竹纤维的研究

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竹子是除木材外产量最为丰富、可再生的森林资源。本文以竹材剩余物所制竹粉为原料,制备了一种多胺型阴离子吸附剂,用于处理浓度为0400mg/g的Cr(VI)溶液,能一次性达到国家排放标准,自制竹粉吸附剂对Cr(VI)的最大吸附量为214.4mg/g,优于其他生物质吸附剂。同时,结合有机酸提取法和过氧化氢增白技术从竹粉中提取了竹纤维,产品白度高达92.5%,优于其他漂白工艺。本文为促进竹材(尤其是竹材剩余物)的资源化利用提供了数据支撑。将天然竹粉经高锰酸钾氧化处理后,以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,环氧氯丙烷为醚化剂,二乙烯三胺为交联剂,接枝三乙胺,最终制得一种多胺型阴离子吸附剂。采用FT-IR、TGA、XRD、SEM对样品进行了表征,以单因素实验法和正交实验先后对吸附剂的制备条件进行了优化,同时考察了吸附条件对Cr(VI)去除率的影响。结果表明:成功制得一种吸附能力强的阴离子吸附剂;竹粉经氧化后改性制得的吸附剂吸附能力较未经氧化的好;在最佳工艺条件下,即环氧氯丙烷用量为12ml,二乙烯三胺用量为6ml,三乙胺用量为8ml,反应温度为90℃,制得的竹粉吸附剂对200mg/L Cr(VI)的去除率高达99.94%;自制竹粉吸附剂吸附速度快,吸附主要依靠离子交换作用,对400mg/L Cr(VI)的去除率高达99.78%,最大吸附量为214.4mg/g,吸附效果受温度影响较小,较低的pH有利于Cr(VI)的去除。以反应温和、溶剂易回收、成本低且可最大限度利用原材料的有机酸提取法制得粗竹纤维,经过全无氯的碱性过氧化氢漂白技术精制得到高白度竹纤维,采用FT-IR、TGA、XRD、SEM对样品进行了表征,通过单因素法选择了较优的反应条件,并对整体工艺进行改进。结果表明:在甲酸/乙酸/H2O2处理过程中,选择V(甲酸):V(乙酸)为40:60,固液比为1:10g/m L,控制温度为90℃,反应2h,H2O2用量为9%比较适宜;在NaOH/H2O2处理过程中,选择固液比为1:10g/ml,NaOH用量为6%,H2O2用量为5%,在90℃反应时2h较为适宜;在碱性过氧化氢漂白前增加碱液皂化处理,优选得到AApDP四步工艺,制得的产品中木质素未检出,产品白度高达92.5%,纤维的内部结构保留完好。
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