改性纤维素类吸附剂应用（二）

时间：2023-03-24 13:11:46来源：food栏目：食品快速检测阅读：

改性纤维素类吸附剂应用（二）

[db:作者] / 2023-01-05 00:00

笔者采用原子转移自由基聚合，在离子液体(BMIMCl)中对纤维素进行均相接枝共聚，并用乙二胺对其进行胺化开环改性，制备出含N型纤维素吸附剂NPGMA，对产物的性能和吸附过程进行研究主要得出以下结论：

①以甲基丙烯酸缩水甘油酯为单体，CuBr/bpy为催化体系，纤维素氯乙酰酸酯为大分子引发剂，成功地引发了GMA在离子液体中的ATRP。通过对聚合温度以及单体浓度等因素的改变，所得的纤维素接枝共聚物的分子量及分子量分布是不同的。整个聚合过程符合一级动力学规律，表明该聚合反应是活性可控的。用透射电镜可以观察到Cell-g-PGMA在丙酮溶液中的自组装行为。此外，热重显示，接枝改性后的纤维素热稳定性较之前未改性的纤维素稍差。XRD谱图显示，纤维素经ATRP接枝改性后相对结晶度明显降低。

②用乙二胺对纤维素接枝共聚物进行胺化开环改性，纤维素吸附剂制备的最佳工艺条件为：当纤维素接枝共聚物0.5g时，乙二胺用量20mL，反应温度80℃，改性时间1h时得到的纤维素吸附剂NPGMA对Cr(VI)的去除率效果最好为98.89%。红外分析显示，通过胺化开环改性，Cell-g-PGMA上的环氧基特征峰已完全消失，出现了氨基特征峰。热分析结果表明，NPGMA的纤维素结构稳定性变差。环境扫描电镜图中可以看出，胺化开环改性后，NPGMA表面呈多孔状态，有利于吸附。

③影响NPGMA对Cr(VI)吸附效果的因素主要有吸附质的pH值、吸附温度、吸附时间以及Cr(VI)的初始质量浓度。试验结果表明，NPGMA的吸附容量随着Cr(VI)初始质量浓度的升高而增大；NPGMA的零电荷点pHpzc=7.92，NPGMA吸附Cr(VI)的最佳吸附条件是：Cr(VI)初始质量浓度为100mg/L，pH=3，吸附时间为180min，吸附温度为20℃，此时，Cr(VI)去除率为99.60%。

④NPGMA对Cr(VI)的吸附符合Langmuir吸附等温式和Freundlich吸附等温式，属于单分子层吸附，且该过程是自发的吸热过程。NPGMA对Cr(VI)的吸附动力学研究证实，吸附过程由表面扩散和颗粒内扩散联合控制，且以颗粒内扩散为主。吸附速率常数随着温度的升高而增大。吸附机理为：在强酸性条件下，阴离子形态的Cr(VI)在静电力驱动下扩散进入吸附剂表面的活性位点，与吸附剂表面的碱性官能团发生离子交换。

⑤通过XRD分析，NPGMA的结晶度进一步降低，吸附Cr(VI)后，Cr(VI)进入NPGMA内部后阻隔分子链的运动，更加破坏了分子链的规整排布，结晶度下降。对比吸附剂吸附前后的红外图，以及XPS和EDAX分析，都证明Cr(VI)被吸附。

⑥解吸再生结果表明，当氢氧化钠溶液作为解吸剂时，其最佳使用条件为：氢氧化钠浓度为2mol/L，解吸时间为1h，相应的解析率为92.28%。对NPGMA进行再生循环利用，其三次再生循环使用后对Cr(VI)的吸附容量仅下降10%左右，说明NPGMA具有优异的再生性能。通过环境扫描电镜和红外谱图分析NPGMA解析后的结构，结果表明，解吸后其结构与再生前的结构变化基本不明显，仍具有吸附性能。

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