论文部分内容阅读
吸附法是治理水污染的常用方法,研究开发绿色高效的吸附剂具有重要意义。本文制备了三种氧化纤维素基吸附材料,并研究了其对亚甲基蓝、铅、硼的吸附性能和循环使用性能。
首先,通过TEMPO体系来氧化纤维素,制得氧化纤维素(TOC),并将其用于亚甲基蓝和Pb2+的吸附。结果表明,对亚甲基蓝的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附,饱和吸附量为424.93mg/g,循环吸附-脱附的吸附率较高且稳定;对Pb2+吸附的最佳pH为5。在一定范围内,随着TOC羧基含量的增大,其吸附量呈线性增大。通过超声波细胞粉碎机对TOC进行处理,结果表明处理时间为20min时,粒度最小,吸附量最高。对Pb2+的吸附更符合Freundlich吸附,饱和吸附量为138.82mg/g。高羧基含量的TOC更易受pH影响,有利于其循环使用。
然后,通过磁性微球制备磁性树枝状大分子催化剂,将其用于纤维素氧化,并进行戊二醛交联,制得了磁性交联氧化纤维素吸附材料TOC-Gn-MNPs,并用于铅离子吸附。结果表明,磁性树枝状大分子催化剂与纤维素质量比为1∶5时,更有利于铅的吸附;先甲醇后水溶液的交联体系更适合交联反应的进行;戊二醛的加入量对交联样品的铅吸附基本没影响;对铅的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附;TOC-Gn-MNPs循环使用性能良好,循环五次后,吸/脱附率在90%以上。
接着,通过采取先氧化再接枝和先接枝后氧化的两种合成路线制备了氧化纤维素接枝聚丙烯酰胺吸附材料TOC-PAM,经过对Pb2+吸附性能研究,发现先接枝后氧化的合成路线要优于先氧化后接枝。针对先氧化后接枝路线的研究发现,大分子引发剂与单体的加入量摩尔比为1∶60时,制备的样品吸附Pb2+效果更佳。针对先接枝后氧化路线的研究发现,TEMPO体系氧化并不会影响接枝的PAM上的酰胺基。
最后,为兼顾吸附Pb2+和硼,通过电子转移活化再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET ATRP)将甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝聚合在TOC表面,并通过GMA环氧基的开环反应负载上N-甲基-D-葡萄糖胺(NMG),制得双功能吸附材料TOC-PGMA-NMG,并将其用于Pb2+和硼的吸附。Pb2+吸附的最佳pH为5,最大吸附量约75.93mg/g,是TOC未改性前的2倍。硼吸附的最佳pH为7,最大吸附容量约7.5mg/g,是TOC未改性前的30多倍。对硼吸附符合Langmuir吸附。通过调节溶液pH使材料进行脱附,从而实现材料的循环使用,且循环使用效果良好。
首先,通过TEMPO体系来氧化纤维素,制得氧化纤维素(TOC),并将其用于亚甲基蓝和Pb2+的吸附。结果表明,对亚甲基蓝的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附,饱和吸附量为424.93mg/g,循环吸附-脱附的吸附率较高且稳定;对Pb2+吸附的最佳pH为5。在一定范围内,随着TOC羧基含量的增大,其吸附量呈线性增大。通过超声波细胞粉碎机对TOC进行处理,结果表明处理时间为20min时,粒度最小,吸附量最高。对Pb2+的吸附更符合Freundlich吸附,饱和吸附量为138.82mg/g。高羧基含量的TOC更易受pH影响,有利于其循环使用。
然后,通过磁性微球制备磁性树枝状大分子催化剂,将其用于纤维素氧化,并进行戊二醛交联,制得了磁性交联氧化纤维素吸附材料TOC-Gn-MNPs,并用于铅离子吸附。结果表明,磁性树枝状大分子催化剂与纤维素质量比为1∶5时,更有利于铅的吸附;先甲醇后水溶液的交联体系更适合交联反应的进行;戊二醛的加入量对交联样品的铅吸附基本没影响;对铅的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附;TOC-Gn-MNPs循环使用性能良好,循环五次后,吸/脱附率在90%以上。
接着,通过采取先氧化再接枝和先接枝后氧化的两种合成路线制备了氧化纤维素接枝聚丙烯酰胺吸附材料TOC-PAM,经过对Pb2+吸附性能研究,发现先接枝后氧化的合成路线要优于先氧化后接枝。针对先氧化后接枝路线的研究发现,大分子引发剂与单体的加入量摩尔比为1∶60时,制备的样品吸附Pb2+效果更佳。针对先接枝后氧化路线的研究发现,TEMPO体系氧化并不会影响接枝的PAM上的酰胺基。
最后,为兼顾吸附Pb2+和硼,通过电子转移活化再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET ATRP)将甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝聚合在TOC表面,并通过GMA环氧基的开环反应负载上N-甲基-D-葡萄糖胺(NMG),制得双功能吸附材料TOC-PGMA-NMG,并将其用于Pb2+和硼的吸附。Pb2+吸附的最佳pH为5,最大吸附量约75.93mg/g,是TOC未改性前的2倍。硼吸附的最佳pH为7,最大吸附容量约7.5mg/g,是TOC未改性前的30多倍。对硼吸附符合Langmuir吸附。通过调节溶液pH使材料进行脱附,从而实现材料的循环使用,且循环使用效果良好。