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我国是第二大香蕉生产国,每年在大量收获香蕉的同时,也会产生近乎与果实等量的香蕉茎秆废弃物。香蕉茎秆含有丰富的天然纤维素,这是巨大的可再生资源。目前在中国产区,这些香蕉茎秆几乎是被直接扔在田间地头。这不仅造成资源浪费,更对环境造成了污染。合理开发利用这些香蕉茎秆,既符合可持续发展的要求,又可以避免环境污染。基于此,本实验以香蕉茎秆为原料,通过刮麻、碱煮等方法提取了香蕉茎秆纤维素,探讨了其在离子液体和氢氧化钠/硫脲/尿素水溶液中的溶解条件,并在无催化剂的条件下对其进行丁二酰化改性,并将改性后的纤维素用于吸附重金属离子。新鲜的香蕉茎秆中含有很多汁液,其汁液也有一定的药用价值。主要研究内容如下:(1)以离子液体为溶剂,研究纤维素在离子液体中的溶解情况。结果表明,在90℃、90min和150r/min的条件下,再生纤维素的降解程度最小。在此溶解条件下,对纤维素在离子液体中的丁二酰化反应进行研究,探究其丁二酸酐用量、反应温度和反应时间对取代度的影响。实验结果表明,在丁二酸酐与葡萄糖单元比为6:1,反应时间为60min,反应温度为90℃时,再生纤维素的取代度最高是0.37。最后通过SEM、FTIR、TG以及XRD方法对改性前后纤维素作表征分析,分析结果证实了该方法可以将羧基引入纤维素中。(2)探究纤维素在不同溶剂组分的氢氧化钠/硫脲/尿素水溶液体系中的溶解情况。结果表明,在NaOH含量为7%、硫脲含量为7.5%以及尿素含量为9%的情况下,纤维素的溶解度最大。在此条件下,探究其丁二酸酐用量、反应温度和反应时间对取代度的影响。实验结果表明,在丁二酸酐与葡萄糖单元比为8:1,反应时间为60min,反应温度为60℃时,再生纤维素的取代度最高是0.092。最后通过SEM、FTIR、TG以及XRD方法对改性前后纤维素作表征分析,分析结果同样证实了该方法可以将羧基引入纤维素中,而且改性前后的纤维素的形态发生了变化。(3)离子液体改性纤维素(IL-cellulose)和氢氧化钠/硫脲/尿素水溶液体系改性纤维素(AL-cellulose)吸附Pb2+、Cu2+和Cd2+离子,探究了 pH值、吸附剂用量、初始浓度、温度和时间对吸附容量的影响,结果表明,对于IL-cellulose,吸附Pb2+、Cu2+和Cd2+最适pH分别为6、6和7;最适吸附剂用量为都1g/L;最适初始浓度为100mg/L、300mg/L和100mg/L;最适温度为30℃、40℃和40℃;通过动力学研究表明,拟二级动力学模型可以描述IL-cellulose对Pb2+、Cu2+和Cd2+离子的吸附动力学过程,达到平衡时的吸附量分别为44.3mg/g、64.22mg/g和79.23mg/g。对于AL-cellulose,吸附Pb2+、Cu2+和Cd2+最适pH都分为6;最适吸附剂用量分别为2g/L、1g/L和1g/L;最适初始浓度为300 mg/L、200 mg/L和300 mg/L;最适温度都为50℃;通过动力学研究表明,拟二级动力学模型可以描述AL-cellulose对Pb2+、Cu2+和Cd2+离子的吸附动力学过程,达到平衡时的吸附量分别为78.98mg/g、59.82mg/g 和 77.78mg/g。