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  • 改性纖維素類吸附劑應用(二)
    來源/作者:中國標準物質網  日期:2021-11-03

    筆者采用原子轉移自由基聚合,在離子液體(BMIMCl)中對纖維素進行均相接枝共聚,并用乙二胺對其進行胺化開環改性,制備出含N型纖維素吸附劑NPGMA,對產物的性能和吸附過程進行研究主要得出以下結論:

    ①以甲基丙烯酸縮水甘油酯為單體,CuBr/bpy為催化體系,纖維素氯乙酰酸酯為大分子引發劑,成功地引發了GMA在離子液體中的ATRP。通過對聚合溫度以及單體濃度等因素的改變,所得的纖維素接枝共聚物的分子量及分子量分布是不同的。整個聚合過程符合一級動力學規律,表明該聚合反應是活性可控的。用透射電鏡可以觀察到Cell-g-PGMA在丙酮溶液中的自組裝行為。此外,熱重顯示,接枝改性后的纖維素熱穩定性較之前未改性的纖維素稍差。XRD譜圖顯示,纖維素經ATRP接枝改性后相對結晶度明顯降低。

    ②用乙二胺對纖維素接枝共聚物進行胺化開環改性,纖維素吸附劑制備的最佳工藝條件為:當纖維素接枝共聚物0.5g時,乙二胺用量20mL,反應溫度80℃,改性時間1h時得到的纖維素吸附劑NPGMA對Cr(VI)的去除率效果最好為98.89%。紅外分析顯示,通過胺化開環改性,Cell-g-PGMA上的環氧基特征峰已完全消失,出現了氨基特征峰。熱分析結果表明,NPGMA的纖維素結構穩定性變差。環境掃描電鏡圖中可以看出,胺化開環改性后,NPGMA表面呈多孔狀態,有利于吸附。

    ③影響NPGMA對Cr(VI)吸附效果的因素主要有吸附質的pH值、吸附溫度、吸附時間以及Cr(VI)的初始質量濃度。試驗結果表明,NPGMA的吸附容量隨著Cr(VI)初始質量濃度的升高而增大;NPGMA的零電荷點pHpzc=7.92,NPGMA吸附Cr(VI)的最佳吸附條件是:Cr(VI)初始質量濃度為100mg/L,pH=3,吸附時間為180min,吸附溫度為20℃,此時,Cr(VI)去除率為99.60%。

    ④NPGMA對Cr(VI)的吸附符合Langmuir吸附等溫式和Freundlich吸附等溫式,屬于單分子層吸附,且該過程是自發的吸熱過程。NPGMA對Cr(VI)的吸附動力學研究證實,吸附過程由表面擴散和顆粒內擴散聯合控制,且以顆粒內擴散為主。吸附速率常數隨著溫度的升高而增大。吸附機理為:在強酸性條件下,陰離子形態的Cr(VI)在靜電力驅動下擴散進入吸附劑表面的活性位點,與吸附劑表面的堿性官能團發生離子交換。

    ⑤通過XRD分析,NPGMA的結晶度進一步降低,吸附Cr(VI)后,Cr(VI)進入NPGMA內部后阻隔分子鏈的運動,更加破壞了分子鏈的規整排布,結晶度下降。對比吸附劑吸附前后的紅外圖,以及XPS和EDAX分析,都證明Cr(VI)被吸附。

    ⑥解吸再生結果表明,當氫氧化鈉溶液作為解吸劑時,其最佳使用條件為:氫氧化鈉濃度為2mol/L,解吸時間為1h,相應的解析率為92.28%。對NPGMA進行再生循環利用,其三次再生循環使用后對Cr(VI)的吸附容量僅下降10%左右,說明NPGMA具有優異的再生性能。通過環境掃描電鏡和紅外譜圖分析NPGMA解析后的結構,結果表明,解吸后其結構與再生前的結構變化基本不明顯,仍具有吸附性能。

     

     

    文章來源:《水處理化學品手冊》

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    【關鍵詞】甲基丙烯酸 乙二胺 氫氧化鈉 藥品對照品 進口標準品 化學試劑 普天同創
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