改性纤维素吸附剂对重金属离子的吸收
改性纤维素吸附剂对重金属离子的吸收-文档
改性纤维素吸附剂对重金属离子的吸收随着近几十年工业化进程的发展,废水的排放量日益加剧,从而导致环境的严重破坏。
废水中各种有害的物质经过水体富集到生物链中,最终进入人体,给人类带来严重的毒害影响。
其中含有的重金属离子是对环境污染最严重和对人类健康危害最大的有害物质之一,因此,如何治理重金属废水已经受到各界的普遍重视。
目前,用于去除污水中重金属离子的有效分离工艺有:沉淀、离子交换、电化学处理、膜技术、蒸发凝固、反渗透和电渗析等,但这些技术的应用有时受工艺和经济的限制,所以,寻找一种较为廉价的污水净化材料,降低污水处理的成本,提高净化效率已成为环境保护中亟待解决的问题。
近几年来,人们开始研究用改性纤维素吸附剂吸附、分离和提取废水中的重金属离子,与一般的重金属处理方法相比,该方法具有吸附量大、吸附速度快、成本低、操作简单、不产生二次污染等优点。
因此,对其的研究便成了该领域的热点。
1 改性纤维素吸附剂的制备改性纤维素吸附剂就是利用物理、化学方法对富含纤维素的物质进行处理,使其成为具有良好吸附性的一类功能高分子材料。
纤维素是地球上最丰富的天然高分子物质,其来源广泛,如棉花、麻、大豆壳、木屑、锯屑、谷壳、稻壳、秸秆、橘子皮、咖啡渣、茶渣、树皮、草等等,其主要成分就是纤维素,这些物质在我国大部分未得到利用而被废弃,既造成了极大的浪费,又污染了环境。
如果将这些资源加以利用的话,就可以变废为宝,提高了该物质本身的经济效益,同时,对保护环境和资源的再利用大有裨益。
1.1 改性纤维素吸附剂制备的步骤:以玉米芯为原料为例:步骤一:将玉米杆用清水浸泡后清洗除去泥土和灰尘,再用蒸馏水洗涤,烘干至恒重。
将处理好的橘子皮用粉碎机粉碎,过100目筛,储备。
步骤二:用20%的异丙醇对粉碎的玉米芯进行浸泡,搅拌24小时,抽滤,用20%的异丙醇和水清洗至无色,抽滤后,将样品置于干燥箱中,在55℃烘干24小时。
之后加入0.1mol/l 的NaOH溶液,搅拌一个小时,室温下抽滤后,再加入蒸馏水搅拌45分钟,在室温下水洗多次至PH值=7,抽滤后,将样品放入55℃干燥箱中烘干24小时,备用。
某种新型吸附材料的制备及其对重金属离子吸附性能研究
某种新型吸附材料的制备及其对重金属离子吸附性能研究标题：一种新型吸附材料的制备及其对重金属离子吸附性能研究摘要：本研究采用一种新型吸附材料，并对其制备工艺进行了探究。
通过实验测试，评估了该材料对不同重金属离子的吸附性能，并对其工作机理进行了分析。
研究结果表明，该新型吸附材料具有较高的吸附性能和选择性，为解决重金属污染问题提供了一种有效途径。
1. 引言重金属污染是一种严重的环境问题，对生态系统和人类健康构成威胁。
目前，吸附材料是重金属处理和去除的重要手段之一。
然而，现有的吸附材料在效率、选择性和经济性方面仍存在一些限制。
因此，研究开发新型吸附材料以提高重金属吸附性能具有重要意义。
2. 材料与方法2.1 吸附材料制备本研究中采用了新型吸附材料A，由XXX制备而成。
制备过程包括XXX步骤。
材料性质经过XXXX测试和表征。
2.2 吸附性能测试在一系列实验条件下，将吸附材料A与不同浓度的重金属离子溶液接触一段时间，然后通过XXX方法测定吸附剂上的重金属离子浓度变化。
通过分析实验数据，评估吸附材料对重金属离子的吸附性能，包括吸附容量、吸附速率等。
3. 结果与讨论3.1 吸附材料的表征结果通过XXX测试发现，吸附材料A具有特定的表面积、孔径结构和化学组成，这对其吸附性能具有重要影响。
3.2 重金属离子吸附性能研究结果表明，吸附材料A对不同重金属离子的吸附性能存在差异。
在相同实验条件下，吸附剂对A离子表现出最大的吸附容量，而对B 离子表现出较低的吸附容量。
吸附速率方面，吸附材料A对C离子表现出较快的吸附速率。
3.3 吸附机理分析通过分析实验数据和材料性质，得出吸附材料A对重金属离子的吸附机理可能涉及离子交换作用、顶空效应等因素。
4. 结论本研究成功制备了一种新型吸附材料A，并研究了其对不同重金属离子的吸附性能。
结果表明，该吸附材料对重金属离子具有较高的吸附容量和选择性，且吸附速率较快。
因此，该新型吸附材料在重金属污染处理方面具有潜在应用价值。
纤维素基吸附剂
纤维素基吸附剂——绿色、经济的水处理材料摘要介绍了一类基于天然纤维素的水处理用吸附剂. 对纤维素修饰羧基等阴离子基团, 可以用来吸附水中的重金属阳离子(如Cd2+、Cu2+、Hg2+、Ni2+、Pb2+). 对纤维素修饰铝铁或胺基等成分, 可以吸附水中含砷阴离子、氟离子等有害阴离子. 在纤维素上修饰疏水链, 可以吸附水中氯苯、染料等危害健康的有机物.关键词纤维素,水处理, 重金属, 有害阴离子, 有机物.1 我国的水资源现状我国是严重缺水的国家. 首先, 从人均占有的水资源上看, 我国属于世界上人均水资源较少的13 个贫水国之一,目前我国还有三分之二的城市供水不足. 第二, 我国饮用水的质量不高, 全国农村有 3 亿多人仍在饮用不合格的水, 其中约有 1. 9 亿人的饮用水中有害物质含量严重超标. 第三, 随着经济的高速发展, 我国的废水排放量逐年递增, 使许多河流受到了相当严重的污染, 进而还影响了近岸海域. 目前,我国已有36. 6%的河段水质属于五类或劣五类, 其中的27. 9%已完全丧失直接使用的功能.2 水的污染种类及治理方法水资源的污染主要是由生活污水和工业废水造成的, 它们的排放造成了环境污染并严重影响了人类可持续发展.要想治理这些污染, 首先需要了解污染物的性质. 根据水中污染物的种类, 可以将水污染大体分为三类: 重金属阳离子污染、有害阴离子污染和有机物污染.2. 1 重金属阳离子污染“重金属”是对原子密度大于6g・cm-3的一类金属和非金属的总称，常见的有镉(Cd, cadmium) 、铬(Cr, chromium)、铜(Cu, copper)、汞(Hg,mercury)、镍(N,i nickel)、铅(Pb, lead) 、锌(Zn, zinc). 由于重金属不能降解、不易代谢、趋于在体内积累, 所以大量重金属的摄入会导致一系列的生理紊乱和疾病. 例如过量的铜会导致虚弱、嗜睡以及精神性厌食; 高浓度的汞会导致神经错乱, 以及一些能力障碍, 例如读写困难、注意力分散、智力低下等等; 长期接受过量的镉会导致肾脏以及骨骼方面的病变.2. 2 有害阴离子污染水中有害的阴离子有氟离子, 含砷阴离子、含氮阴离子、含磷阴离子等等, 其中危害最大的是砷和氟•砷已被美国疾病控制中心(CDC)和国际癌症研究机构(IARC)确定为第一类致癌物质, 它以三价和五价两种形式存在, 分别为亚砷酸根(AsO-2) 和砷酸根(AsO3-4), 砷的摄入会导致心血管疾病和神经系统疾病, 还会大大提高皮肤、肺、肝、膀胱、肾癌变的几率. 氟是哺乳动物牙齿和骨骼生长的必需元素, 但是从食物和水中摄入过量的氟会导致一些慢性疾病, 如牙齿长斑, 骨质疏松, 以及一些神经系统的疾病.我国存在的一些“黄板牙村”就是因为村民长期饮用高氟水导致的. 我国对含砷含氟废水的排放要求是：总砷含量低于0. 5mg • L-1;氟含量低于10mg・ L-1.世界卫生组织(WHO) 对饮用水中砷、氟含量的规定为：总砷含量不能超过0. 01mg • L-1,含氟量不能超过1mg- L-1.2. 3 有机物污染化学工业的发展使人工合成的有机物种类和数量与日俱增, 也使我们的水资源遭到了日益严重的有机物污染. 导致有机物污染的原因除了化学工业, 还有农业用杀虫剂的流失, 以及工厂废水的排放. 污期田野等：纤维素基吸附剂一一绿色、经济的水处理材料327染性的有机物大多含氯和苯环. 有机氯、多酚类有机物和芳香类有机物被认为是对人类和动物毒性最大的物质. 一些持久性有机污染物(例如杀虫剂)稳定性非常高, 不仅可以在水中积累而且会以不可逆的方式进入地下水, 污染水资源. 有机染料也是造成有机物污染的重要方面,它们大多含苯环, 有的还含有致癌性的偶氮键, 主要来源于纺织业, 皮革业, 造纸业,染印业和化妆品业.由于含有苯环, 使有机染料非常稳定, 而且难以从水中去除.2. 4 水污染的治理方法水污染的治理方法有许多, 有物理方面的也有化学方面的, 主要的方法有化学沉积法,膜工程法, 电化学法, 离子交换法, 吸附法和生物法[1-3]. 其中,吸附法由于具有多样性、高效、易于处理, 可重复利用,而且可能实现低成本而最受重视. 活性炭是现在用得最广泛的吸附剂, 主要用来吸附有机物, 也可以用来吸附重金属, 但是价格比较昂贵[4-5]. 磁性海藻酸盐不仅可以吸附有机砷, 还可以用来吸附重金属[6-7]. 壳聚糖作为一种生物吸附剂, 可以在不同的环境中分别吸附重金属阳离子和有害阴离子[8-9]. 骨碳、铝盐、铁盐以及稀土类吸附剂都是有害阴离子的有效吸附剂-[10-11]. 稻壳、改性淀粉、羊毛、改性膨润土等都可以用来吸附重金属阳离子[12-13]. 随着水质的日益复杂和科技的进步, 水处理用的吸附剂不仅要求高效, 还要廉价, 而纤维素作为世界上最丰富的可再生聚合物资源, 非常廉价, 可以成为理想的吸附剂基体材料.3 纤维素的来源及改性方法纤维素是植物中最重要的骨架成分,主要来源于棉花、木材、亚麻、秸秆等.纤维素是世界上最丰富的可再生资源, 据不完全统计, 全球每年通过光合作用产生的纤维素高达1 000亿吨以上. 几千年来, 纤维素只被用来做能源、建材以及衣物, 作为一种化学原材料, 它的研究历史只有150 年. 纤维素的分子链结构式如下,它是由B -D-葡萄糖基通过1 —4苷键重复连接起来的线性聚合物, 具有亲水性, 手性, 生物降解性等特征. 纤维素的每个葡萄糖环含有 3 个活泼羟基, 可以发生一系列与羟基有关的化学反应, 因而被广泛地化学改性. 纤维素的常见改性方法有：氧化反应、酯化反应、醚化反应、卤化反应、自由基接枝共聚反应:3. 1 氧化反应不同的氧化剂可以把纤维素上的羟基氧化成不同的新官能团, 如醛基、酮基、羧基或者烯醇基, 从而给纤维素带来新的性质•高碘酸钠（NalO4）和氰基硼氢化钠（NaBH3CN可以把纤维素葡萄糖环的C2—C3 键打开, 并且将2, 3 位的羟基氧化成醛基, 形成二醛基纤维素[14].TEMPO （2, 2, 6, 6- 四甲基-1- 哌啶氧化自由基）可以把纤维素表面的羟基直接定量氧化成羧基[15].3. 2 酯化、醚化反应与低分子醇类一样,纤维素的羟基可以与酸发生酯化反应, 与烷基化剂发生醚化反应. 大多数纤维素衍生物都是由纤维素的酯化或醚化反应得到的, 如属于酯化纤维素的纤维素硝酸酯、纤维素硫酸酯、醋酸纤维素,属于醚化纤维素的羟丙基纤维素,羧甲基纤维素, 甲基纤维素等等. 另外, 在甲苯/三乙胺混合溶剂中, 纤维素还可以与长链酸酐发生非均相酯化反应, 在纤维素表面修饰疏水长链[16].3. 3 卤化反应纤维素的卤化反应同样是发生在羟基上, 代表了另一种纤维素的改性技术.Tashiro 和Shimura 用纤维素粉末与二硫酰氯反应, 制得了氯化纤维素, 这种氯化纤维素可以继续与乙二胺、硫脲、阱发生反应进行官能化[17].3. 4 自由基接枝共聚反应自由基接枝共聚反应是通过引发剂在纤维素大分子上产生自由基, 然后引发乙烯类单体在纤维素上进行聚合. 可以用的引发剂有四价铈、五价钒、高锰酸钾、过硫酸盐、过氧化氢、光引发、高能辐射引发等等. 其中最常用的引发剂体系是采用四价铈盐, 如硝酸铈铵、硫酸铈铵.GuptaK C研究组用铈离子引发接枝聚合对纤维素进行了一系列的改性, 已接枝的侧链有: 聚异丙基丙烯酰氨,聚丙烯酸乙酯,丙烯酸和甲基丙烯酸乙酯的共聚物,聚丙烯腈,聚丙烯酸甲酯,聚甲基丙烯酸甲酯等等[18-21]. 其它的引发体系也经常用到，例如Hashem利用高锰酸钾/柠檬酸氧化还原体系作为引发剂，用向日葵的茎材料接枝了丙烯腈[22]. Shibi 和Anirudhan 用过氧化氢/硝酸亚铁铵氧化还原体系引发,在香蕉茎材料上接枝聚合了聚丙烯酰胺, 继续用得到的材料氨化并且与琥珀酰酐回流, 可以使材料表面羧基化[23]. Bao-Xiu 用微波辐射引发, 在纤维素上接枝了丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物[24].4 改性纤维素在水处理中的应用根据水中污染物的种类, 可以选择不同的方法在纤维素上修饰不同的基团, 进行水中污染物的吸附.4. 1 吸附重金属阳离子羧基、磺酸基、磷酸基、伯胺基等基团可以吸附带正电的重金属阳离子,因此在纤维素上修饰这些阴离子基团就可以用来去除水中过量的重金属阳离子. 这是改性纤维素在水处理吸附剂上用得最多的一个方面. Li 等合成了用柠檬酸修饰的橘皮纤维素, 用来吸附水溶液中Cd2+, 吸附能力可达101. 2mg- g-1,并且用0. 15mol • L-1HCI 可以脱附掉94%勺Cd2+[25]. Shibi 和Anirudhan 合成的羧基化的香蕉茎材料对汞的吸附能力为：30° C下138mg・g-1, 60° C下210mg・g-1 [23]. 另外, Saliba 用锯末与丙烯腈反应, 在锯末上修饰了氰基, 再靠氰基与羟胺的偕胺肟化反应使锯末带有偕胺肟基, 这种锯末可以高效吸附Cu2+达246mg・ g-1,吸附Ni2+达188mg- g-1[26].Guclu 用硝酸铈铵作引发剂, 用纤维素粉末分别接枝了聚丙烯酸（PAA）,甲叉基聚丙烯酰胺（PNMBA）聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（PAASO3H）以及丙烯酸和2- 丙烯酰胺-2- 甲基丙磺酸的共聚物, 并用这些改性纤维素吸附重金属离子Pb2+,Cu2+和Cd2+并进行对比, 发现聚丙烯酸修饰的纤维素具有最高的阳离子吸附能力[27].O ' Connell 在纤维素骨架上接枝了甲基丙烯酸缩水甘油酯并进一步用咪唑配体来官能化, 得到的材料对重金属阳离子Cu2+,Ni2+和Pb2+的吸附能力分别为68. 5 mg- g-1, 48. 5 mg- g-1 和75. 8 mg- g-1[28-30].4. 2 吸附有害阴离子改性纤维素吸附阴离子的例子并不多. 由于一些无机金属盐可以吸附有害阴离子, 所以可以将一些金属盐修饰于纤维素上,用于砷、氟等的去除.ZhaoYaping将Fe（川）负载于木棉纤维素上, 用于水中五价砷的去除, 可以达到饮用水标准[31].MandalS 将Zn-Al 层状双金属氢氧化物修饰于纤维素上, 可以用来吸附水中F-,负载率27%寸,对F-的吸附能力为5. 29mg • g-1[32].另外, 一些含氮的基团, 如伯胺基、仲胺基、叔胺基、季铵盐以及吡啶基等, 也可以吸附水中有害的阴离子, 因此在纤维素上修饰这些含氮基团也可以用来去除水中过量的有害阴离子.Anirudhan T S 将椰子纤维与环氧氯丙烷、二甲胺反应, 再用浓盐酸处理, 可以得到一种阴离子交换剂用来吸附As（V）[33].4. 3 吸附有机物未经修饰的天然纤维素就可以吸附某些有机染料, 如Fatih Deniz 利用新鲜树叶制得的干粉末作为一种廉价的吸附剂来吸附有机染料酸性橙52,吸附能力可达10. 5mg • g-1 [34]. 改性后的纤维素将吸附更多种类的有机物.Boufi S 组用纤维素与辛酸酐进行非均相酯化反应, 使纤维素表面修饰疏水链形成疏水微区, 进而吸附有机物, 对硝基苯、氯苯、二氯苯、三氯苯以及2- 萘酚都有很强的吸附作用[35]. 另外, 该组还用纤维素先吸附一层阳离子表面活性剂, 同样对硝基苯、氯苯等有机物具有很强的吸附作用[36].ZhangLN用修饰了磁性颗粒Fe3O4且包埋了活性碳的再生纤维素小球吸附有机染料甲基橙和亚甲蓝,吸附能力分别可以达到0. 004mmol • g-1和0. 002mmol • g-1[37].期田野等：纤维素基吸附剂一一绿色、经济的水处理材料3295 应用前景用天然纤维素这种价廉物丰的基体材料来制备水处理用吸附剂, 不仅能实现降低成本的目标, 而且可以实现废物利用.再加上原材料绿色无污染, 可以进行多种改性来去除水中多种无机和有机污染物,因此纤维素基吸附剂在废水处理中一定具有广阔的应用前景.。
改性纤维素吸附剂的制备及其对重金属离子的吸附
改性纤维素吸附剂的制备及其对重金属离子的吸附
陈丽华
【期刊名称】《中国新技术新产品》
【年(卷),期】2009(000)012
【摘要】纤维素中含有许多亲水性的羟基基团,通过羟基的衍生化反应,可以将其制备成重金属离子的吸附剂.本文首先介绍了改性纤维素吸附剂制备的原料、步骤,接着阐述了改性纤维素吸附重金属离子的机理,最后探讨了影响改性纤维素吸附的一些因素.
【总页数】1页(P6)
【作者】陈丽华
【作者单位】黑河学院理化系,黑龙江,黑河,164300
【正文语种】中文
【中图分类】X7
【相关文献】
1.改性纤维素吸附剂对重金属离子的吸收
2.纤维素／壳聚糖复合吸附剂的制备及其对重金属离子吸附的研究
3.改性羧甲基纤维素制备及其对重金属离子吸附效果研究
4.改性壳聚糖/莜麦秸秆纤维素吸附剂的制备及对重金属吸附性能的研究
5.纤维素基吸附剂对重金属离子吸附的研究进展
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
五种改性纳米纤维素吸附剂的制备及除磷性能比较
2017年第36卷第11期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·4279·化 工 进展五种改性纳米纤维素吸附剂的制备及除磷性能比较王婷庭，刘敏，崔桂榕，陈滢（四川大学建筑与环境学院，四川 成都 610065）摘要：含磷废水的排放是造成水体富营养化的重要原因，吸附法可以有效去除废水中的磷。
开发环境友好的高效吸附剂是该法进一步推广的关键因素之一。
采用TEMPO 氧化+机械剪切结合的方法制备纳米纤维素（CNFs ），分别用Fe(OH)3、Al(OH)3、Mg(OH)2、La 2O 3和MnO 2对CNFs 进行改性。
将改性前后的CNFs 用于吸附去除废水中磷，并比较了不同pH 条件下的除磷效果。
结果表明，Fe(OH)3、Al(OH)3、Mg(OH)2、La 2O 3和MnO 2均能成功负载于CNFs 上。
经改性后的CNFs 对磷的吸附去除效果有明显提高，pH 越低吸附容量越高。
同一pH 条件下，吸附容量依次为Fe(OH)3@CNFs ＞Al(OH)3@CNFs ＞Mg(OH)2@CNFs ＞La 2O 3@CNFs ＞MnO 2@CNFs 。
Fe(OH)3@CNFs 对磷的吸附效果最好，且受pH 变化的影响不大。
在磷初始浓度为10mg/L 、pH 为4时，Fe(OH)3@CNFs 对磷的吸附容量为7.58mg/g ，为未负载CNFs 的94.75倍；当pH 升高至7时，其吸附容量仍可达到7.09mg/g 。
将其用于实际废水除磷时无需调节pH ，可节约药剂，降低处理成本。
关键词：纳米纤维素；TEMPO 氧化；改性；吸附；除磷中图分类号：X703.1 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）11–4279–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0376Preparation of several modified cellulose nanofiber hybrid adsorbents andperformance comparison of phosphate removalsWANG Tingting ，LIU Min ，CUI Guirong ，CHEN Ying（College of Architecture & Environment ，Sichuan University ，Chengdu 610065，Sichuan ，China ）Abstract: The discharge of phosphorus wastewater is considered as a dominant factor for water eutrophication. Adsorption is an effective method for phosphorus removal in the wastewater treatment. The development of environment friendly adsorbents with good adsorption capacity is one of the key factors for the further a adsorption application. The TEMPO oxidation combined physical treatmentswas used to prepare the cellulose nanofiber hybrid （CNFs ）. Then, Fe(OH)3, Al(OH)3，Mg(OH)2，La 2O 3 and MnO 2 were used to modify CNFs. CNFs and modified CNFs were applied in the phosphate removal from wastewater. The performance of phosphate removal at different pH was investigated. Fe(OH)3，Al(OH)3，Mg(OH)2，La 2O 3 and MnO 2 could be successfully loaded onto CNFs. While modified CNFs showed higher adsorption capacity than CNFs. The phosphate adsorption capacities of modified CNFs were as follows: Fe(OH)3@CNFs ＞Al(OH)3@CNFs ＞Mg(OH)2@CNFs ＞La 2O 3@CNFs ＞MnO 2@CNFs ，and they all had better phosphate adsorption performance in lower pH. It could be concluded that Fe(OH)3@CNFs had a superior adsorption performance. When the initial concentration of phosphate is 10mg/L ，the adsorption capacity of Fe(OH)3@CNFs was 7.58mg/g at pH 4，which is 95.75 times that of CNFs ，7.09mg/g at pH 7 for practical applications ，Fe(OH)3@ CNFs is*************。
改性纤维素吸附剂对重金属离子的吸收
质 在我 国大部 分 未得 到利 用而 被废 弃 既造 成 了极 大 的浪 费 ， 又污染 了环 境 。 如果将 这些 资源加 以利用 的话 ， 可 以变废 为宝 ， 高 了 就 提 该 物质本 身 的经济 效益 ， 同时 ， 保护 环境 和 对 资 源 的再 利用 大有裨 益 。 １ ． 性纤维 素 吸附剂 制备 的 步骤 ： １改
在 室温下 水 洗 多次 至 ｐ Ｈ值 ＝ ， 滤后 ， 样 ７抽 将 品放 人 ５ ％干燥 箱 中烘干 ２ 时 ， 用 。步 ５ ４小 备 骤三 ：将备 用 的玉米 芯浸 人一 定 浓度 的柠 檬 酸溶 液 中 ， ２ ０下 搅 拌 ２小 时 ， 滤 ， 室 在 ５Ｃ 抽 在
… 王格 慧 ， 湛谦 ． 宋 多胺 型螯 合 棉 纤 维 的制 备 与吸 附性 能研 究． Ｊ 产 化 学与 工 业， ０ ， 【． Ｊ林 ２ ０２ ０ ０ （） —１ ． ２： ２ ９ ｆ１ 宝秀， ２赵 王鹏， 郑彤 等 ． 型 重金 属吸 附树 脂 新 的微 波合 成 及性 能研 究． １ 『 ． 科 学与 工 艺． Ｊ 材料 ２ ０ ． （） ３ — ３ ． ０ ６１ ４： ２ ４ ５ ４ ４
兰 ．！ ． Ｃ ｉａ Ｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒ ｄ ｃｓ ｈ ｎ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ
工 业 技 术
改性纤 维 素 吸 附剂 对重 金属 离子 的吸 收
微生物对重金属污染物降解的机制研究与环境治理
微生物对重金属污染物降解的机制研究与环境治理重金属污染是当今环境问题中的一大挑战，对生态系统和人类健康造成了严重威胁。
在环境治理领域中，微生物因其独特的降解机制成为了重金属污染物治理的有效手段。
本文将介绍微生物降解重金属污染物的机制研究，并探讨其在环境治理中的应用。
一、微生物降解重金属污染物的机制研究微生物对重金属污染物的降解机制主要包括吸附、还原、解毒和转化等过程。
1. 吸附：微生物表面的吸附剂能够吸附重金属离子，将其从水体中去除。
这一过程主要发生在微生物的细胞壁上，通过离子交换和配位作用实现重金属离子的吸附。
2. 还原：某些微生物能够通过还原反应将重金属离子还原为金属形式，从而改变其毒性和溶解度。
这一过程通常需要电子供体的提供，微生物通过代谢产生的还原力完成还原反应。
3. 解毒：微生物通过分泌解毒酶降低重金属污染物的毒性。
解毒酶能够与重金属离子结合，形成不可溶的沉淀物，从而减少其对环境和生物的危害。
4. 转化：某些微生物能够将重金属离子转化为无毒或低毒的形式。
例如，一些微生物可以将有机汞转化为无机汞，从而减少其毒性和潜在危害。
二、微生物降解重金属污染物的环境治理应用微生物降解重金属污染物的机制研究，为环境治理提供了重要的参考和应用基础。
下面将介绍微生物在不同环境中的治理应用。
1. 废水处理：微生物菌群能够降解废水中的重金属离子，使其达到排放标准。
通过调节环境条件，如温度、pH值和营养物浓度等，可以提高微生物降解重金属污染物的效率。
2. 土壤修复：微生物在土壤中的活动可以降解土壤中的重金属污染物，从而减轻其对植物生长的抑制作用。
通过添加特定菌剂或改变土壤环境，可以增强微生物对重金属的修复能力。
3. 植物共生：某些微生物与植物根系形成共生关系，促进了植物对重金属污染物的吸收和积累。
这一方式被广泛应用于重金属污染地区的植物修复工程中。
4. 生物矿化：微生物能够将重金属离子转化为可溶性沉积物，从而降低其在环境中的迁移和转化。
《2024年纤维素的改性及在废水处理中的应用研究进展》范文
《纤维素的改性及在废水处理中的应用研究进展》篇一一、引言纤维素作为一种天然的生物高分子，广泛存在于植物、微生物和动物组织中，具有优异的物理和化学性质。
近年来，随着环保意识的增强和科技的进步，纤维素的改性及其在废水处理中的应用逐渐成为研究热点。
本文旨在探讨纤维素的改性方法及其在废水处理中的应用研究进展。
二、纤维素的改性方法纤维素的改性主要分为物理改性、化学改性和生物改性三种方法。
1. 物理改性：物理改性主要是通过物理手段改变纤维素的形态、结构或表面性质，如通过机械研磨、热处理、电离辐射等方法改变纤维素的结晶度、孔隙结构和表面形态。
2. 化学改性：化学改性是通过化学试剂与纤维素分子中的羟基发生反应，引入其他官能团或改变纤维素的结构，从而改善其性能。
常见的化学改性方法包括酯化、醚化、接枝共聚等。
3. 生物改性：生物改性是利用微生物或酶对纤维素进行降解或修饰，以改善其性能。
这种方法具有环保、高效等优点，但需要较长的反应时间和较高的技术要求。
三、纤维素在废水处理中的应用纤维素及其改性产物在废水处理中具有广泛的应用，主要包括吸附、絮凝、生物载体等方面。
1. 吸附：纤维素的吸附性能主要源于其丰富的羟基和三维网状结构。
经过改性后，纤维素的吸附性能得到进一步提高，可用于去除废水中的重金属离子、有机物等污染物。
2. 絮凝：纤维素及其衍生物可以作为天然的絮凝剂，通过电性中和、网捕卷扫等作用使废水中的悬浮物、胶体等凝聚沉淀，从而降低废水的浊度和有机物含量。
3. 生物载体：纤维素具有良好的生物相容性和生物活性，可作为微生物的载体，提高微生物的附着能力和生物活性，从而强化废水处理效果。
四、研究进展近年来，纤维素的改性及其在废水处理中的应用研究取得了显著的进展。
一方面，新的改性方法不断涌现，如纳米纤维素、纤维素基复合材料等，为纤维素的应用提供了更广阔的空间。
另一方面，纤维素在废水处理中的应用领域也在不断扩大，如用于处理重金属废水、染料废水、石油化工废水等。
改性纤维素对重金属离子吸附性能的综述
2019年第3期广东化工第46卷总第389期 ·99 ·改性纤维素对重金属离子吸附性能的综述张金瑶1，李箫宁1，肖惠宁1，潘远凤2*(1．华北电力大学环境科学与工程系，河北保定071003：2．广西大学化学与化工学院，广西南宁53004) [摘要]随着我国社会经济的快速发展，重金属的污染问题己变得日益严重。
特别是对水质的污染，己引起了全世界环境工作者的普遍关注。
因此，寻找一种对重金属去除效率高，操作简便，经济且无二次污染的方法对重金属污染废水的处理和饮水净化都具有重要意义。
本文介绍了国内外处理污水的技术，和介绍了改性纤维素的方法。
[关键词]重金属污染；纤维素；吸附[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2019)03-0099-02Review on Adsorption Properties of Modified Cellulose for Heavy Metal IonsZhang Jinyao1, Li Xiaoning1, Xiao Huining1, Pan Yuanfeng2*(1. Department of Environmental Science and Engineering，North China Electric Power University, Baoding 071003；2. School of Chemistry and Chemical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China)Abstract: With the rapid development of China's social economy, the problem of heavy metal pollution has become increasingly serious. In particular, the pollution of water quality has caused widespread concern among environmental workers around the world. Therefore, it is of great significance to find a method for high heavy metal removal efficiency, easy operation, economical and no secondary pollution for the treatment of heavy metal contaminated wastewater and water purification. This paper introduces the technology of treating sewage at home and abroad, and introduces the method of modifying cellulose.Keywords: heavy metal pollution；cellulose；adsorption1 重金属废水的危害及其处理技术重金属废水污染是目前最为严重的环境污染之一。
多种材料对重金属Cr(VI)的吸附性能研究
文章编号:100926094(2003)0120025205多种材料对重金属C r(V I)的吸附性能研究Ξ赵 勇, 魏国良, 魏晓慧(河南农业大学环境系,河南郑州450002)摘 要:本文以废物资源化为目的,以寻找廉价而有效的吸附材料为出发点,分别对活性炭、粉煤灰、蛭石、蜂窝煤渣、废酵母等五种材料吸附C r(V I)的效果进行了实验。
结果表明:(1)每种吸附剂的剂量与铬去除率之间均成正相关关系,铬的去除率随吸附剂用量的增加而增加;(2)作为参照物的活性炭吸附效果最好,对C r(V I)的去除率可达99.78%,而啤酒酵母、改性蜂窝煤渣、粉煤灰、蛭石的最大吸附量分别可达到活性炭最大吸附量的94.84%,52.37%,45.11%,37.67%;(3)所选用实验材料的吸附性能由优到劣的排序为:啤酒酵母>改性蜂窝煤渣>粉煤灰>蛭石。
关键词:环境工程学;吸附材料;C r(V I);废水;固体废物;污染;啤酒酵母中图分类号:X13112 文献标识码:A0 引 言随着我国电镀、皮革、染色、金属酸洗和铬酸盐等工业的迅猛发展,大量含铬废水的排放对环境的污染日益严重。
铬易被人体吸收并在体内蓄积,有致癌危险[1,2]。
高浓度含铬废水的处理方法通常采用化学沉淀法和电解法。
上述方法的主要缺点为处置费用较高、能源消耗量大,C r(V I)还原不完全等。
而低浓度含铬废水常用离子交换树脂处理,但也存在处置费用高的问题[2,3]。
为克服这些缺点,近年来人们逐渐将目光投向操作简单、投资省的吸附处理法。
因此,来源广泛、价格低廉、去除效率高的新型吸附材料的开发应用日益成为研究重点。
以活性炭作为吸附剂在处理含铬废水中已得到广泛应用。
工业用粉末活性炭不仅生产过程中污染严重;产品在使用过程中也存在过滤困难,吸附容量小,耗用大量优质原材料,生产成本较高,价格昂贵的问题。
因而限制了它的广泛应用[4]。
开发新型廉价吸附材料成为环保界研究的热点。
改性木质素磺酸盐制备及吸附重金属离子研究
改性木质素磺酸盐制备及吸附重金属离子研究改性木质素磺酸盐制备及吸附重金属离子研究摘要：近年来，环境污染问题日益突出，尤其是重金属离子的污染。
为了解决这一问题，本研究采用改性木质素磺酸盐作为吸附剂，研究其对重金属离子的吸附性能。
实验结果表明，改性木质素磺酸盐能够有效吸附重金属离子，并且吸附性能受到pH值、吸附时间、吸附剂用量等因素的影响。
进一步研究了改性木质素磺酸盐的吸附动力学、等温吸附、热力学和再生性能，为其在实际应用中提供了一定的依据和指导。
本研究的结果对于解决重金属离子的污染问题具有重要意义。
引言：随着工业化的加速发展，重金属离子的污染问题日益凸显。
重金属离子是许多工业废水和废物中的主要成分之一，具有很高的毒性和潜在的危害性。
因此，寻找一种高效而环保的重金属离子吸附材料成为当前研究的一个热点。
改性木质素磺酸盐作为一种新型吸附剂，具有许多优势。
首先，木质素磺酸盐来源广泛，成本低廉。
其次，木质素磺酸盐结构简单，易于改性，从而拓宽了其吸附性能的范围。
最重要的是，改性木质素磺酸盐对于重金属离子具有较高的吸附能力和选择性。
因此，研究改性木质素磺酸盐的制备方法和吸附性能对于解决重金属离子的污染问题具有重要意义。
实验方法：1. 改性木质素磺酸盐的制备采用酯交换反应法将木质素磺酸盐中的羟基或酚羟基部分取代为某种有机基团，从而改善其吸附性能。
2. 吸附实验的条件设置使用不同浓度的重金属离子溶液进行吸附实验，调节pH值、吸附时间、吸附剂用量等因素。
3. 吸附性能的测试方法利用原子吸收光谱法或电感耦合等离子体发射光谱法测定吸附前后重金属离子的浓度差值，计算出吸附量。
实验结果与讨论：改性木质素磺酸盐对不同重金属离子的吸附性能进行了研究，发现其对铜离子、镉离子、铅离子等重金属离子都具有很好的吸附效果。
同时，实验结果还表明，吸附时间、吸附剂用量和pH值对吸附性能具有显著影响。
吸附时间越长，吸附剂使用量越大，pH值越接近中性，吸附效果越好。
纤维素的改性及在废水处理中的应用研究进展
纤维素的改性及在废水处理中的应用研究进展纤维素的改性及在废水处理中的应用研究进展一、引言纤维素是一种天然高分子化合物，广泛存在于植物细胞壁中，是植物的主要组成部分之一。
由于其结构特殊，纤维素具有良好的吸附性、吸湿性、机械强度和生物降解性等特点，因此被广泛应用于各个领域。
然而，在进行废水处理过程中，纤维素存在一定的限制，如其吸附能力有限、稳定性较差等。
因此，改性纤维素的研究及其在废水处理中的应用具有重要意义。
二、纤维素的改性方法1. 物理改性物理改性是通过改变纤维素的形态和结构来提高其性能。
常见的物理改性方法包括机械破碎、化学预处理、温度处理等。
例如，通过高温处理可以改变纤维素的组织结构，使其具备更好的吸附性能。
2. 化学改性化学改性是通过改变纤维素的化学结构来提高其性能。
常见的化学改性方法包括酯化、醚化、硫化等。
例如，通过酯化改性可以提高纤维素的亲水性，使其更好地应用于废水处理中。
3. 生物改性生物改性是利用生物酶对纤维素进行降解和改变其结构。
常见的生物改性方法包括微生物发酵、酶法处理等。
例如，通过微生物发酵可以改变纤维素的结构，使其具备更好的吸附性能。
三、改性纤维素在废水处理中的应用改性纤维素在废水处理中主要应用于吸附剂、过滤剂和生物膜等方面。
1. 纤维素吸附剂改性纤维素作为吸附剂能够吸附废水中的有害物质，如重金属离子、有机物污染物等。
改性纤维素具有高吸附能力、大比表面积和良好的生物降解性能，在环境保护和废水处理中有着广泛的应用前景。
2. 纤维素过滤剂改性纤维素还可以用作过滤剂，用于废水中悬浮物的去除。
改性纤维素具有优异的吸附性能和过滤效果，能够有效地去除废水中的颗粒物质和胶体物质，从而达到净化水质的目的。
3. 纤维素生物膜改性纤维素还可以用于构建生物膜，用于废水中有机物的降解和去除。
改性纤维素具有良好的附着性能，能够提供良好的基质和环境，有利于生物菌群的生长和活性酶的表达，从而加速废水中有机物的降解过程。
农业固废生物炭及其改性材料对重金属的吸附研究
DOI ：10.19965/ki.iwt.2022-0941第 43 卷第 12 期2023年 12 月Vol.43 No.12Dec.，2023工业水处理Industrial Water Treatment 农业固废生物炭及其改性材料对重金属的吸附研究牛经纬，周育智，苏永东，龙林丽，胡翩，蒋志洋，陈孝杨（安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南 232001）[ 摘要 ] 目前农业固废的安全处理与处置问题在我国农业和农村发展过程中日益突出，将生物质转化为富碳的生物炭是优化废弃物管理和环境保护的“双赢”策略。
生物炭具有成本低廉、原料来源广泛、比表面积大、孔隙结构发达、表面官能团丰富和吸附能力强等优点，因此在水体重金属离子吸附领域受到广泛关注。
介绍了生物炭的主要制备方法、改性方法和理化特性，阐述了农业固废生物炭及其改性材料对水中重金属离子的吸附性能、吸附影响因素和吸附机理，并对其未来研究方向进行了展望，如研发出成本低廉、结构良好、性质稳定和性能优异的新型碳基固废材料、构建起农业固废生物炭及其改性材料信息库和形成配套产业体系以实现其大规模工业应用等，以期为农业固废生物炭及其改性材料的资源化利用以及其在重金属废水处理领域的应用提供理论依据和技术支持。
［关键词］ 生物炭；重金属；吸附性能；吸附机理［中图分类号］ TQ424；X703 ［文献标识码］A ［文章编号］ 1005-829X （2023）12-0026-10Adsorption of heavy metals by agricultural solid wastebiochar and its modified materialsNIU Jingwei ，ZHOU Yuzhi ，SU Yongdong ，LONG Linli ，HU Pian ，JIANG Zhiyang ，CHEN Xiaoyang（School of Earth and Environment ，Anhui University of Science and Technology ，Huainan 232001，China ）Abstract ：At present ，the problem of safe treatment and disposal of agricultural solid waste has become increasingly prominent in the process of agricultural and rural development in China. Converting biomass into carbon rich bio⁃char is a “win-win ” strategy for optimizing waste management and environmental protection. Due to its low cost ，wide sources of raw materials ，large specific surface area ，developed pore structure ，rich surface functional groups and excellent adsorption capacity ，biochar has attracted extensive attention in the field of heavy metal adsorption in water bodies. The main preparation methods ，modification methods and physical and chemical properties of biochar were introduced. The adsorption performance ，adsorption influencing factors and adsorption mechanism of agricul⁃tural solid waste biochar and its modified materials for heavy metals in water were expounded. The future research directions were also prospected ，such as developing new carbon based solid waste materials with low cost ，goodstructure ，stable properties and excellent performance ，constructing the information database of agricultural solid waste biochar and its modified materials and forming a supporting industrial system to realize its large -scale indus⁃trial applications ，etc. It is hoped to provide important theoretical basis and technical support for the resource utiliza⁃tion of agricultural solid waste biochar and its modified materials as well as its application and development in the field of heavy metal wastewater treatment.Key words ：biochar ；heavy metals ；adsorption performance ；adsorption mechanism采矿、电镀、造纸、冶金和金属加工等工业活动会产生大量含有重金属离子（如Cd 、Pb 、Ni 、Cu 和Cr 等）的工业废水〔1-4〕。
改性花生壳对重金属Cr(Ⅵ)的吸附性能研究
改性花生壳对重金属Cr(Ⅵ)的吸附性能研究高立达;曹林毅;王姗姗;汤颖【摘要】为了解决处理含铬等重金属废水时成本高和效率低等问题,采用吸附法去除Cr(Ⅵ),筛选廉价且吸附性能较好的吸附剂成为研究中的热点问题.而纤维素类农作物废弃物是廉价吸附剂的重要来源,文中选用花生壳为吸附剂原料,采用盐酸对其表面进行酸化改性.考察了pH值、温度、Cr(Ⅵ)初始浓度、改性花生壳投加量和吸附时间对铬离子吸附效果的影响.结果表明,最佳吸附条件为pH=l,温度为50℃,铬离子浓度为50 mg/L,吸附剂投加量为10 g/L,吸附时间为140 min.通过考察反应动力学过程,发现改性花生壳吸附符合准二级反应动力学方程,Freundlich等温吸附模型也能较好地描述改性花生壳对铬离子溶液的等温吸附过程.经过分析研究和实验验证,改性花生壳对吸附废水中的Cr(Ⅵ)是可行有效的.【期刊名称】《西安科技大学学报》【年(卷),期】2014(034)005【总页数】6页(P585-590)【关键词】花生壳;改性;吸附剂;动力学;热力学【作者】高立达;曹林毅;王姗姗;汤颖【作者单位】北京市密云县公安消防支队,北京101500;阿克苏高级技工学校化学系,新疆阿克苏843000;西安石油大学化学化工学院,陕西西安710065;西安石油大学化学化工学院,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】X131.20 引言随着中国经济的发展，环境污染日益严重，特别是重金属对环境的污染，每年因为重金属污染而产生的农业减产、医疗事故等造成巨大的损失［1］。
在各类重金属中六价铬的污染尤为严重。
水体中的铬主要以Cr(VI)存在，Cr(VI)具有良好的水溶性、强氧化性和毒性，毒性是Cr(III)的100倍，是联合国环境署公布的典型环境持久性污染物［2］。
目前，含铬废水的处理方法有化学沉淀法、电解还原法、离子交换法、生物聚焦法及吸附法等［3］。
其中吸附法具有成本低、操作简便及效率高等优点［4］，是目前应用较为广泛的技术。
课堂报告：生物吸附剂对重金属离子吸附研究(礼晓)
污染物 Pollutants
U Cd, Cu
Ni La, Eu, Yb
Cd Hg Cd Cd Cu Pb
Cd, Zn, Cu, Cr, Ni
参考文献 Reference
Yang & Volesky, 1999 Davis et al., 2000 冯咏梅等, 2003
Diniz & Volesky, 2006 Matheickal et al., 1999
• 纳米TiO2复合吸附剂
张云松等，面包酵母菌负载纳米TiO2，对Cu2+的吸附产生了 协同作用。
复合吸附剂中面包酵母菌与纳米TiO2主要依靠配位键、氢键相 互结合，复合吸附剂的稳定性及TiO2的负载量与溶液pH有很大关系， 受电荷影响较小。
3.生物吸附剂的应用——固定化
•优势：
提高生物量的浓度，提高废水处理的深度和效率，大大减少吸 附、解吸循环过程中的损耗,使固液分离容易,吸附剂机械强度和化 学稳定性提高,使用周期延长,降低投入成本。
褐藻门
内层为纤维素、褐藻胶（海藻酸盐）
厚度
等电点
20-80nm
2-3
10nm
4-5
0.1-0.3um
-
25-70um
-
-
-
-
-
2.机理研究 ——吸附过程
•红外光谱法：
分析吸附前后的吸附剂，可以发现表面官能基团的变化，从而判 断在吸附过程中起关键作用的基团。
•X射线光散射能谱( XEDA)：
依据表面元素含量变化判断关键基团。 N减少可能由于氨基或酰胺中的氮与金属离子配位； O减少可能由于负电羧基与金属离子静电作用结合。
Bayramoglu et al., 2006
新型纤维素螯合吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附研究
ｑｏ／（ｍｇ￣ｇ．１）＝
式 中，ｇ。为平衡 吸 附容 量 （ｍｇ／ｇ）；Ｃｌ为吸 附前 Ｃｒ（ＶＩ）￣质量浓 度 （ｍｇ／Ｌ）；ｃ２为吸 附后 Ｃｒ（ＶＩ） 的质量 浓度 （ｒａｇ／Ｌ）；Ｖ为 吸 附液的体积 （Ｌ）； Ｗ 为吸 附剂 的用 量 （ｇ）。
７７／％ ＝二Ｌ— ×１００
。
ｃ１
（２）
式中，７７为 Ｃｒ（ＶＩ）去除率，其余各符号意义同上。
ｌ－３ 吸 附·陛能 比较 实验 以文献 【９】中的纤维 素 一丙烯 腈接枝 共 聚物 （ＡＮＣ）为 原料 ，通 过皂化 反应 制取羧 基含
量 为 ３．２７ ｍｍｏｌ／ｇ的离 子交换 剂 。以 同样 的 ＡＮＣ为原料 ，通过 偕胺肟 化反应 制取腈 基转化 率 为 ９９．５％的偕 胺肟基 螯合 吸 附剂 。取 以上制得 的两种 吸 附剂与 ＡＯＳＣ一起 进行 吸 附实 验 ， 比较吸 附效果 。
黄金 阳 ｒ， 刘明华 ２，。木
（１．厦 门大学 嘉庚学院 ，福建 漳州 ３６３１０５； ２．福州大学 环境与资源学院，福建 福州 ３５０１０８； ３．华南理工大学 制 浆造 纸工程国家重点实验室 ，广东 广州 ５１０６４０）
摘 要 ：研究 了半皂化偕胺肟基纤维素吸附剂 ＡＯＳＣ对 Ｃｒ（ＶＩ）的吸 附，探讨 了各种 因素对吸 附效果 的影响 。结 果表 明，当 Ｃｒ（Ｖ１）的初始质量浓度为 １００ ｍｇ／Ｌ时 ，最佳 的吸附条件 为：吸附液 ｐＨ值 为 ２，吸附时间 ２ ｈ，吸附温度 ３５℃。在此条件下 ＡＯＳＣ 的吸附容量和 Ｃｒ（ＶＩ）去 除率 分别达到 ４９．８ ｍｇ／ｇ和 ９９．５％。吸附性能对 比实验表明， ＡＯＳＣ对 Ｃｒ（ＶＩ）的吸附效果优 于纤维素基离子交换剂和 偕胺肟基螯合 吸附剂 。 关键词 ：纤维素 ；螯合吸 附剂 ；Ｃｒ（ＶＩ）；吸 附 中图分类号 ：０６３６．１１ 文献标识码 ：Ａ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
以玉米芯为原料为例:
步骤一:将玉米杆用清水浸泡后清洗除去泥土和灰尘,再用蒸馏水洗涤,烘干至恒重。将处理好的橘子皮用粉碎机粉碎,过100目筛,储备。步骤二:用20%的异丙醇对粉碎的玉米芯进行浸泡,搅拌24小时,抽滤,用20%的异丙醇和水清洗至无色,抽滤后,将样品置于干燥箱中,在55℃烘干24小时。之后加入0.1mol/l的NaOH溶液,搅拌一个小时,室温下抽滤后,再加入蒸馏水搅拌45分钟,在室温下水洗多次至PH值=7,抽滤后,将样品放入55℃干燥箱中烘干24小时,备用。步骤三:将备用的玉米芯浸入一定浓度的柠檬酸溶液中,在25℃下搅拌2小时,抽滤,在室温下水洗多次至PH=7,抽滤后,在55℃烘干箱中烘干24小时。即得异丙醇-NaOH-(不同浓度)柠檬酸处理的的改性纤维素吸附剂。
1 改性纤维素吸附剂的制备
改性纤维素吸附剂就是利用物理、化学方法对富含纤维素的物质进行处理,使其成为具有良好吸附性的一类功能高分子材料。纤维素是地球上最丰富的天然高分子物质,其来源广泛,如棉花、麻、大豆壳、木屑、锯屑、谷壳、稻壳、秸秆、橘子皮、咖啡渣、茶渣、树皮、草等等,其主要成分就是纤维素,这些物质在我国大部分未得到利用而被废弃,既造成了极大的浪费,又污染了环境。如果将这些资源加以利用的话,就可以变废为宝,提高了该物质本身的经济效益,同时,对保护环境和资源的再利用大有裨益。
此外,还有吸附剂粒径,吸附时间,金属离子初始浓度等的影响。
以改性纤维素为吸附剂的吸附技术是一项正吸引着越来越多的学者关注的处理工业重金属离子污染废水的技术,它有着传统方法不可替代的优势,如价廉易得、生物相容性好、本身含有大量螯合基团等。相信随着各国科学家研究的深入,它必将替代传统的污水处理方法,在重金属离子的处理和回收中发挥越来越大的作用。
溶液的PH值。当溶液的PH值较低时,一方面H 将与目标离子发生竞争吸附,另一方面,吸附剂处于阳离子氛围中,使可参与吸附的活性吸附位点减少,从而使金属离子的吸附容量减少;PH值高于一定值时,一方面金属离子将与OH-生成沉淀,另一方面金属离子将处于被负离子包围的氛围中,不利于和吸附剂进行反应,因而存在最佳吸附PH值。
温度影响。温度对吸附过程有很重要的影响。随着溶液温度增加,溶液粘度降低,从而增加了溶质的分散速率。此外,温度的变化也可以改变吸附剂的平衡吸附量。不同的吸附剂、不同的吸附作用机制,温度对金属离子吸附量的影响有所不同。有研究表明,在不同温度下对Hg2 进行吸附试验,结果吸附去除率随温度的升高而增加。但在实际的废水处理中,由于升温会带来投资和运作等一些问题,因而通常不考虑此因素。
1.2 制备工艺注意事项
不论选用何种原料,步骤一、步骤二操作基本相同,步骤二要注意选择合适的有机试剂。通常选择异丙醇等来除去颗粒中的色素、某些极性物质等,然后经过碱皂化,进一步除去色素、半纤维等。第三步是制备的关键步骤:通常采取酸碱处理、无机盐活化、包埋离子液体、接枝共聚、酯化、醚化等方法,其主要目的就是使吸附剂表面去质子化,活化吸附位点,改善吸附性能。如以棉花为原料,以Ce4 盐为引发剂,将丙烯晴接枝到交联后的球形纤维素骨架上,获得球形羧基纤维素吸附剂,而且对Cr3 、Al3 、Cu2 、Zn2 吸附容量达到2811、1416、4912和3713mg/l。改性后的纤维素的吸附量比未修饰前提高了很多。其主要目的就是使吸附剂表面去质子化,活化吸附位点,改善吸附性能。再如以桔皮为原料,粉碎后过100目筛,经异丙醇、氢氧化钠处理烘干后,取其5g溶于0.6mol/l的草酸溶液35ml中,浸泡、搅拌2小时,得纤维素浆置于恒温箱中,在50℃下烘干一夜后,水洗至中性,抽滤后,继续在50℃干燥箱中烘干,即获得桔皮纤维素吸附剂。在PH值等于6时,其对Cd2 的最大吸附量是1.13mol/l,对Cd2 吸附率可以达到93.72%。
参考文献
[1]王格慧,宋湛谦.多胺型螯合棉纤维的制备与吸附性能研究.[J].林产化学与工业,2000,20(2):9-12.
[2]赵宝秀,王鹏,郑彤等.新型重金属吸附树脂的微波合成及性能研究.[J].材料科学与工艺,2006,14(4):432-435.
[3]朱伯儒,史作清,何炳林.球形纤维素吸附剂的制备和应用研究进展.精细化工,1996,13(03):42～46.
2 改性纤维素吸附剂对重金属离子的吸收
2.1 吸附重金属离子的机理
由于纤维素是一种纤维状、多毛细管的立体规整性高分子聚合物,具有多孔和比表面积大的特性,且分子内能力并不强,必须通过化学改性使其具有更多或更强的亲水基团,才能成为性能良好的吸附材料。纤维素中每个葡萄糖基上有三个可供反应的羟基,因此,它可以发生一系列与羟基有关的化学反应。通过对羟基改性反应在其分子中引入对阳离子具有吸附能力的羧基、磺酸基、磷酸基等阴离子基团,可制备阳离子吸附剂;另外,羟基通过交联处理或接枝化后,经胺化后可制成阴离子型吸附剂。羟基经过双功能基处理后,可制成两性离子吸附剂,可同时吸附阴性和阳性两种离子。如崔志敏等以甘蔗渣纤维素为原料,碱化处理后,与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸反应,得到两性纤维素。改性后的产品对Pb2 、Zn2 、Cu2 、Cr2O72-的交换吸附能力比活性炭平均提高了74倍,且产品再生容易,性能稳定。此外,纤维素也可以和螯合剂作用使其枝连上螯合基团,形成对贵重金属元素具有较强选择性的螯合纤维。综上各种情况,改性后的纤维素吸附机理主要有:表面络合、离子交换、氧化还原、物理吸附等。这些机理可以单独起作用,也可以与其它机理结合起来起作用,这取决于吸附过程的条件和环境。
改性纤维素吸附剂对重金属离子的吸收
本文作者(赵秀清),请您在阅读本文时尊重作者版权。
改性纤维素吸附剂对重金属离子的吸收
摘要:纤维素中含有许多亲水性的羟基基团,通过羟基的衍生化反应,可以将其制备成重金属离子的吸附剂。本文首先介绍了改性纤维素吸附剂制备的原料、步骤,接着阐述了改性纤维素吸附重金属离子的机理,最后探讨了影响改性纤维素吸附的一些因素。
2.2 改性纤维素吸附的影响因素
改性纤维素对重金属离子的吸附性能不仅与其本身的结构和性质有关,还与吸附过程的条件和环境等因素有关。
生物吸附剂的预处理。生物吸附剂预处理的主要方法有酸、碱处理、热处理、碎裂、无机盐活化等,其主要目的是使吸附剂表面去质子化、活化吸附位点,改善吸附性能。实验研究证明,不经过NaOH溶液处理,直接用柠檬酸处理的玉米芯反而表现出低吸附性,这说明NaOH处理是非常重要的一步。
关键词:纤维素;吸附;化学改性;重金属离子
随着近几十年工业化进程的发展,废水的排放量日益加剧,从而导致环境的严重破坏。废水中各种有害的物质经过水体富集到生物链中,最终进入人体,给人类带来严重的毒害影响。其中含有的重金属离子是对环境污染最严重和对人类健康危害最大的有害物质之一,因此,如何治理重金属废水已经受到各界的普遍重视。目前,用于去除污水中重金属离子的有效分离工艺有:沉淀、离子交换、电化学处理、膜技术、蒸发凝固、反渗透和电渗析等,但这些技术的应用有时受工艺和经济的限制,所以,寻找一种较为廉价的污水净化材料,降低污水处理的成本,提高净化效率已成为环境保护中亟待解决的问题。近几年来,人们开始研究用改性纤维素吸附剂吸附、分离和提取废水中的重金属离子,与一般的重金属处理方法相比,该方法具有吸附量大、吸附速度快、成本低、操作简单、不产生二次污染等优点。因此,对其的研究便成了该领域的热点。