棉纤维素是一种天然超高分子化合物,具有很高的结晶度,这样的结构使纤维素中的大量羟基难以被反应试剂所接触,给棉纤维素的改性带来困难。本文基于棉纤维素的这些特征,为制备棉纤维素阴离子交换纤维及吸附剂进行了研究。 在 NaOH 溶液中加入不同的试剂制成混合溶剂,用其来处理棉纤维素,然后再与环氧氯丙烷反应,通过测试产物的环氧值来确定试剂的效果。最后,选择了两种溶剂体系,即 NaOH、尿素和异丙醇混合溶剂体系及 NaOH、二甲亚砜和异丙醇体系。通过正交实验得到了影响反应的主要因素,确定出较优的工艺条件和溶剂配比。 在确定了较优的混合溶剂的基础上,采用分步法、一步法、无水条件下三种方案制备棉纤维素阴离子交换纤维及吸附剂。 分步法是指按照棉维素的碱化,碱纤维素的交联、醚化,纤维素醚胺化的过程,制备棉纤维素阴离子交换纤维。通过正交实验确定其工艺条件。该方法制备的最终产品交换容量可达 0.49 m mol·g-1;对染料的吸附容量可达 186mg·g-1。 一步法是指棉纤维素碱化后直接进行交联、醚化和胺化反应而制备棉纤维素阴离子交换纤维。通过正交实验对其工艺条件进行了探讨。产品的交换容量达到 0.57 mmol·g-1,对染料的吸附容量达到 197 mg·g-1。 在无水条件下,碱纤维素与环氧氯丙烷反应,再与三乙胺反应,用该法制得的棉纤维素吸附剂的交换容量为 0.1 mmol·g-1,对染料的吸附容量达到 217 mg·g-1。 采用红外,电镜扫描等手段对碱纤维素和用三种方案制备的产品分别进行了分析测试。结果表明,制备碱纤维素的溶剂对最终产品的结构有重要影响。 本研究还对制备的棉纤维素阴离子交换纤维的吸附性能进行了初步研究,对苯酚的吸附容量可达 33.92 mg·g-1,同时找到对吸附染料的棉纤维素改性产品的再生溶剂。 本研究为用棉纤维素制备棉纤维素阴离子交换纤维及吸附剂提供了基础的数据,研究成果可以应用于废水处理领域。