木质素磺酸基复合材料的制备及吸附性能研究

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水污染是全世界最关注的环境问题之一。吸附法因其高吸附性能、工艺简单、绿色无污染等优点,成为目前使用较多的水污染处理方法,寻求一种绿色环保、高吸附性能的吸附材料具有重要意义。本文以木质素磺酸钠(SL)为原材料,用壳聚糖(CS)和柠檬酸/β-环糊精(CACD)与SL复合,制备了壳聚糖木质素磺酸基复合吸附材料(CS-SL)与环糊精/壳聚糖木质素磺酸基复合吸附材料(CS-SL/CACD),考察了反应时间、反应温度、反应物质量比对复合吸附材料产率与吸附性能的影响,探究了合成机理,对制备的两种复合吸附材料进行了结构表征,并探究了二者分别对刚果红、罗丹明B、Cr(VI)的吸附性能。主要研究结论如下:(1)CS-SL制备工艺参数为:反应温度25℃,反应时间1 h,SL与CS质量比10:3;FTIR分析表明,CS-SL表面含有氨基和磺酸根;SEM分析表明,CS-SL分子链具有较好的方向性;CS-SL合成机理为:由CS与SL之间的氢键作用、阴阳离子基团之间的静电引力进行交联。(2)CS-SL对Cr(VI)、刚果红、罗丹明B的吸附性能受溶液p H、吸附时间、污染物浓度影响较大;其吸附过程与准二级动力学和Langmuir模型相符,说明CS-SL对三种污染物的吸附主要为化学吸附过程;CS-SL对三种污染物的吸附作用主要为氢键与静电两种作用力。(3)CS-SL/CACD制备工艺参数为:反应温度25℃、反应时间1 h,SL、CS、CACD质量比10:3:3;FTIR分析表明,CS-SL/CACD表面含有酯键、氨基和磺酸根;SEM分析表明,CS-SL/CACD的表面粗糙疏松,比表面积增加;CS-SL/CACD合成机理为:柠檬酸的-COOH与β-环糊精的-OH先进行酯化反应,然后CS-SL的-NH3+与CACD的-COO-通过静电作用交联。(4)CS-SL/CACD对Cr(VI)、刚果红、罗丹明B的吸附性能受溶液p H、吸附时间、污染物浓度影响较大;其吸附过程与准二级动力学和Langmuir模型相符,说明CS-SL/CACD对三种污染物的吸附主要为化学吸附过程;CS-SL/CACD对三种污染物的吸附作用主要包括静电引力与β-环糊精的主客体包合作用。
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