【摘 要】
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纤维素来源广泛,具有丰富的官能团,对重金属有一定的吸附能力,在污染治理领域具有较好的应用前景。本论文采用环境友好的滤纸作为纤维素来源,对其进行2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）氧化改性制备成高长径比的纳米纤维素。针对未改性的纳米纤维素对重金属吸附效率低的问题,对纳米纤维素进行改性,以提高其对重金属的去除效率,使用FT-IR、XRD、SEM、BET、TGA等先进结构表征手段对其进行结构分
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纤维素来源广泛,具有丰富的官能团,对重金属有一定的吸附能力,在污染治理领域具有较好的应用前景。本论文采用环境友好的滤纸作为纤维素来源,对其进行2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）氧化改性制备成高长径比的纳米纤维素。针对未改性的纳米纤维素对重金属吸附效率低的问题,对纳米纤维素进行改性,以提高其对重金属的去除效率,使用FT-IR、XRD、SEM、BET、TGA等先进结构表征手段对其进行结构分析,探讨吸附前后改性纤维素结构的变化规律;同时对其进行重金属吸附实验,阐明吸附机理,考察改性纳米纤维素的重复利用性能。研究内容以及主要成果如下:（1）利用TEMPO氧化法将成本低廉易得且环保的滤纸纤维素氧化为纳米纤维素（TOCN）,以此为基体,采用戊二醛交联法将聚乙烯亚胺（PEI）交联到TOCN表面制备得新型聚乙烯亚胺交联纳米纤维素吸附剂（TOCN-PEI）,对其进行表征发现PEI成功交联在TOCN上,TEMPO氧化获得的纳米纤维素为纤维素Ⅰ型,且FT-IR表征发现TOCN-PEI具有丰富的官能团。对其进行Zn2+吸附实验,结果表明:在35℃下,投加量0.1 g、溶液p H=6,对Zn2+的吸附量达到76.3 mg/g,TOCN对Zn2+的吸附符合Freundlich模型和拟二级动力学,表明官能团螯合作用和静电吸引作用为TOCN-PEI吸附Zn2+的主要吸附机理,热力学表明吸附过程是吸热的自发反应,证明了该材料对重金属有具有良好的去除性能;（2）针对TOCN-PEI难以回收的问题,利用共沉淀法制备磁性膨润土（MBEN）,随后采用戊二醛交联法将MBEN与TOCN-PEI进行交联,制备成不同比例（TOCN-PEI:MBEN）的新型磁性有机/无机材料——聚乙烯亚胺和磁性膨润土交联纳米纤维素吸附剂（TOCN-PEI@MBEN）,利用XRD、FT-IR、BET等对TOCN-PEI@MBEN的化学结构进行表征发现:由于MBEN的引入,TOCN-PEI@MBEN部分纤维素Ⅰ型转变为纤维素Ⅱ型,FT-IR表明TOCN-PEI@MBEN表面同时具有TOCN-PEI与MBEN的官能团,证实了MBEN与TOCN-PEI的成功交联,通过SEM观察到棒状的TOCN-PEI@MBEN,同时MBEN与PEI相互作用使得表面存在着大小不一的空隙,BET结果证明了其表面存在着介孔,TGA分析表明MBEN的引入可以提高TOCN-PEI@MBEN的热稳定性,增加其机械性能;（3）通过探究TOCN-PEI@MBEN对Cu2+的吸附实验,确定TOCN-PEI与MBEN的最佳比例。实验表明TOCN-PEI与MBEN对Cu2+吸附的最佳比例为1:1,在15℃下,投加量0.01 g,溶液p H=5,对Cu2+达到757.45 mg/g的吸附量,拟二级动力学和Freundlich模型能更好地描述TOCN-PEI@MBEN对Cu2+的吸附过程,分析表明其主要是多层的化学吸附,官能团的螯合作用以及静电作用是吸附Cu2+的主要动力,热力学分析表明其是放热的自发反应。
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