纤维素及其衍生物对金属离子吸附性能的研究进展_罗序燕
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。
纤维素基吸附剂对重金属离子吸附的研究进展
收稿日期：2019-10-16作者简介：邓杭，硕士研究生。
E -mail ：***********************通讯作者：沈陟，博士。
E -mail ：***********************引文格式：邓杭，沈喜洲，沈陟.纤维素基吸附剂对重金属离子吸附的研究进展［J ］.武汉工程大学学报，2020，42（4）：377-389.在过去的几十年里，世界范围内工业化进程的加快和人口的高速增长导致环境污染问题越来越严重［1］。
以水污染为例，诸如印染、皮革、电池等制造业所产生的工业废水中往往含有铅、汞、镉、砷、铬等重金属污染物，当处理不当的废水被排入生态系统后，有毒致癌且不易降解的重金属离子便在动植物体内积累，并通过食物链层层富集，不但会威胁到生态平衡，还会给人类的健康带来一系列的负面影响［2］。
因此，水体中重金属离子的污染是当下最亟待解决的环境问题之一。
如图1所示，重金属离子废水的处理技术包括：絮凝、吸附、膜分离、离子交换、化学沉淀、生物修复等。
其中吸附脱除重金属离子因自身操作方便可控的特点和较高的金属脱除率而受到科研工作者的青睐和重视［3］。
活性炭是废水处理中最常用的吸附剂，它的纤维素基吸附剂对重金属离子吸附的研究进展邓杭，沈喜洲，沈陟*武汉工程大学化工与制药学院，湖北武汉430205摘要：纤维素作为一种可再生、对环境友好的生物质资源，成为吸附领域的重点研究对象之一。
本文着重介绍了氧化改性、酯化改性、醚化改性、接枝共聚、交联改性和复合改性的纤维素基吸附材料在重金属离子吸附领域的研究进展。
这些改性方法均能改善纤维素对重金属离子的吸附性能，但存在着流程较长、吸附条件较为苛刻、金属适用范围各异的局限性。
因此，应通过进一步系统研究，找到制备可选择性吸附重金属离子的纤维素基吸附材料经济有效的方法。
关键词：纤维素；改性；重金属离子；吸附中图分类号：TQ352.6文献标识码：ADOI ：10.19843/42-1779/TQ.201910020Research Progress in Cellulose -Based Adsorbents for Heavy Metal IonsDENG Hang ，SHEN Xizhou ，SHEN Zhi *School of Chemical Engineering and Pharmacy ，Wuhan Institute of Technology ，Wuhan 430205，ChinaAbstract ：As one of the renewable and environmental -friendly biomass resources ，cellulose has become aresearch hotspot in the field of adsorption.In this paper ，the research progress of different modification methods for preparing cellulose -based adsorption materials to remove heavy metal ions was emphatically reviewed ，focusing on oxidation ，esterification ，etherification ，graft copolymerization ，cross -link and hybrid.All of these methods can improve the adsorption ability of cellulose for removing heavy metal ions ，but still have the limitations of long preparing process ，rigorous adsorption conditions and narrow application scope for different kinds of heavy metal ions.Hence ，efficient and economical methods for preparing cellulose -based adsorption materials with high selectivity and adsorption ability of heavy metal ions should be discovered through further system research.Keywords ：cellulose ；modification ；heavy metal ions ；adsorption文章编号：1674-2869（2020）04-0377-13武汉工程大学学报第42卷多孔结构和较高的比表面积赋予了其对水中有机污染物和金属离子的吸附性能，但是高昂的成本和再生困难的缺陷限制了活性炭的广泛使用，也促进了人们对具备高经济效益的新型吸附材料的科学研究［4］。
金属离子在羊毛功能整理中的应用
金属离子在羊毛功能整理中的应用孙雅慧;姚金波【摘要】金属和金属离子具有许多优良性能,如良好的导电性、导热性、抗菌性等,而羊毛纤维具有吸附金属离子的独特结构,因而可以利用这种特性对羊毛进行功能整理.文章分析了羊毛纤维吸附金属离子的特点,重点介绍了羊毛纤维对银离子、铜离子、铝离子的吸附特征,详细总结了银、铜等金属离子在羊毛的抗静电或导电、防臭、阻燃、抗菌等功能整理中具有的良好应用,同时概括了目前研究中存在的问题,希望能为今后的研究提供参考.【期刊名称】《毛纺科技》【年(卷),期】2011(039)002【总页数】5页(P59-63)【关键词】金属离子;羊毛纤维;吸附;功能整理【作者】孙雅慧;姚金波【作者单位】天津工业大学纺织学院,天津,300160;天津工业大学纺织学院,天津,300160【正文语种】中文【中图分类】TS195.29羊毛纤维以其独特的弹性、卷曲性以及优良的服用性能而成为重要的纺织原材料，在纺织品加工中得到广泛应用，其制成的织物质地丰满、手感滑糯、悬垂性佳、保暖性优，一直以来备受消费者的青睐。
但随着生活水平和健康观念的提升，人们对纺织品舒适性、功能性、保健性、美观性的要求越来越高。
因此羊毛纤维制品若要保留其原有的市场以及扩展其应用空间，就必须在发挥羊毛纤维原有优势性能的基础上对其进行改性整理，赋予其功能性。
在众多的功能整理加工中，人们早已在使用简单结构的金属盐化合物，并由此赋予织物阻燃、抗静电、防臭、抗菌等功能。
到目前为止，已知自然界中有80多种金属元素。
除极少数化学性质不活泼的元素以单质的形式存在，如金、铂等，大多数以其最稳定的化合物存在。
金属原子以金属键结合，并以密堆积的方式形成金属晶体，它们具有许多独特的性质，如良好的导电性、导热性、金属光泽等［1］。
在纺织领域，金属元素除了以单质形式应用于镀膜之外，大多数以离子形式发挥作用。
由于多数金属离子可以形成空的杂化轨道接受电子，而某些纤维结构中含有能提供孤对电子的羧基、氨基、羟基、氰基等极性基团，因而纤维可以吸附金属离子，并通过络合作用发生稳定结合，为纤维材料提供相应的功能。
一种用于吸附重金属的改性纤维素衍生物吸附材料及其制备方法与应
专利名称：一种用于吸附重金属的改性纤维素衍生物吸附材料及其制备方法与应用
专利类型：发明专利
发明人：章莉娟,陈全,温李阳,郑杰伟,杨琛
申请号：CN201710544896.3
申请日：20170706
公开号：CN107224965A
公开日：
20171003
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于生物质资源再利用技术领域，公开了一种用于吸附重金属的改性纤维素衍生物吸附材料及其制备方法与在重金属吸附领域中的应用。
本发明用于吸附重金属的改性纤维素衍生物吸附材料，其特征在于具有如下式(一)所示结构：本发明还提供一种制备方法，利用三乙烯四胺的氨基与N‑羟甲基丙烯酰胺的羟基反应，引入仲氨基和酰胺基；再与二硫化碳反应引入羰基硫；与纤维素、丙烯酸通过溶液聚合的方式，得到最终的纤维素改性衍生物。
本发明吸附材料兼顾了吸附过程中的物理吸附、化学吸附和静电吸附，吸附率容量和去除率高，且对重金属的吸附具有广泛适用性，其对重金属镉吸附容量可达400mg/g，是一种性能优良的重金属吸附剂。
申请人：华南理工大学
地址：510640 广东省广州市天河区五山路381号
国籍：CN
代理机构：广州市华学知识产权代理有限公司
代理人：杨燕瑞
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纤维素纳米纤维及其改性产物吸附重金属的研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2022年第41卷第1期纤维素纳米纤维及其改性产物吸附重金属的研究进展李若男1，周丽莎1，陈舜胜1，徐建雄2，邓子龙3，张洪才1，2（1上海海洋大学食品学院，上海201306；2上海交通大学农业与生物学院，上海200240；3同济大学环境科学与工程学院，上海200092）摘要：重金属污染是目前全世界面临的一个重大挑战，传统治理方法成本高、效率低等缺陷已不符合当今社会可持续发展战略。
纤维素纳米纤维（cellulose nanofiber ，CNF ）因可再生、活性高、比表面积大和密度低等优点，在重金属吸附领域显示出巨大的应用潜力。
本文主要综述了CNF 的化学改性方法及其改性产物在水体系重金属离子吸附中的应用进展。
首先对CNF 的改性进行了系统的综述，主要包括化学接枝改性（羧基化、氨基化、巯基化、磷酸基化、磺酸基化和醛基化和硅烷化等）与接枝共聚改性。
其次从结构设计方面重点阐述了改性CNF 以气凝胶、水凝胶和复合膜等不同形态对水体系中重金属离子进行吸附的应用研究。
最后，对CNF 基重金属吸附剂的优缺点进行了讨论，指出了CNF 基重金属吸附剂在局限性和适用性等方面的挑战，展望了CNF 在水体系重金属离子去除领域的发展方向。
关键词：重金属离子；吸附；纤维素纳米纤维；机理中图分类号：X703.1；X781.1文献标志码：A文章编号：1000-6613（2022）01-0310-10Research progress on adsorption of heavy metals by cellulose nanofibersand their modified productsLI Ruonan 1，ZHOU Lisha 1，CHEN Shunsheng 1，XU Jianxiong 2，DENG Zilong 3，ZHANG Hongcai 1，2(1College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China;2College of Agriculture and Biology,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China;3State Key Laboratory for Pollution Control,School of Environmental Science and Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China)Abstract:Heavy metal pollution is still a major challenge around the world.Traditional treatment methods have unqualified to the sustainable development strategy due to high cost,environment pollution,low efficiency,etc .Cellulose nanofibers (CNF)have a bright application prospect due to rich sources,renewable,high activity,large specific surface area and low density,which has been widely applied in environment,food,agriculture fields for the adsorption of heavy metal in recent years.In this paper,the chemical modification methods of CNF and the application progress of the modified products in the adsorption of heavy metal ions in water system are reviewed.Firstly,the modification of CNF is summarized systematically,including chemical graft modification (carboxylation,amination,hydrophobicity,phosphorylation,sulfonic acid group,aldehyde group,silanization,etc .)and graft copolymerization modification.Secondly,from the aspect of structural design,the application of modified CNF in adsorption of综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-0391收稿日期：2021-02-21；修改稿日期：2021-04-07。
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
纤维素基重金属离子吸附材料研究进展
收 藕 日期 ：０ ６— ９— ２ ２０ ０ ２
基金项 目： 引进国际先进林业科学技术创新项 目（０ ６ ４ Ｃ ３ ２０ — 一 ０ ） 作者简介 ： 璃（ ９ ２ ， ， 王 １８ 一） 女 新疆伊 犁人， 硕士研究生 ， 从事天然资源加工与利用研究 通讯作者 ： 商士斌 ， 研究员 ， 主要从事生物质资源化学与 利用研究开发 。
（ｎｔｕｅｏ ｈｍ ｃｌｎ ｕｔ ｆ ｏｅｔ ｒ ｕｔ． Ａ ； ｅ ｎ ｐｎＬ ｂｏ Ｉｓｔｔ ｆ ｅ ｉａ Ｉｄ ｓ ｙｏ Ｆｒｓ Ｐｏ ｃｓＣ Ｆ Ｋ ｙａ ｄＯ ｅ ａ．ｎ ｉ Ｃ ｒ ｄ
Ｆ ｒ ｔ ｈｍ ｃｌ ｎｉｅｒ ｇＳ Ａ， ａ ｊ ｇ２０ ４ ，Ｃ ｉａ ｏｅ ｅ ｉ ｇｎｅБайду номын сангаас ，Ｆ Ｎ ｎ ｎ １０２ ｈｎ ） ｓＣ ａＥ ｎ ｉ
ｗ ｒ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｅｅｉｔ ｕ ｅ ． ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ｅｌ ｌｓ ｈ ａ ｙ ｍｅａ—ｏ ｂ ｏ ｂ ｎｓ ｉｎ ｅ ｃ ａ ｇ ｅ ｌｌ ｓ ｃ ｅａｉ ｇ ｃ ｌ ｌｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｃ ｌｕｏ ｅ； ｅ ｖ ｔ ｌ ｎ ａ ｓ ｒ ｅ ｔ ；ｏ — ｘ ｈ ｎ ｅ ｃ ｌ ｏ ｅ；ｈ ｌｔ ｅｌ ｏ ｅ ｉ ｕ ｎ ｕ
纤 维 素 基 重 金属 离 子 吸 附材 料 研 究进 展
王 璃 ，王 丹 ，商士斌 ，宋湛谦
（ 中国林业科 学研 究院 林产化学工业研 究所 ； 国家林业局 林产化 学工程重点开放 性 实验 室，江 苏 南京 ２ ０４ ） １０ ２ 摘 要 ： 对近年来利用纤维素及其衍 生物制备 高吸 附材料的热点 ， 针 概述 了纤维素基 重金属 离子吸 附材料 （离子交换型
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第４ １卷第 １ 期 ２０ ０７年 １ 月
羧甲基纤维素纤维重金属离子吸附材料的制备及应用
羧甲基纤维素纤维重金属离子吸附材料的制备及应用羧甲基纤维素纤维重金属离子吸附材料的制备及应用摘要：羧甲基纤维素纤维是一种新型的多功能材料，具有良好的吸附性能。
本文以羧甲基纤维素纤维为原料，通过一系列制备步骤，成功制备了羧甲基纤维素纤维重金属离子吸附材料。
实验结果表明，该材料具有高效吸附、高负载量、可重复使用等优点，广泛应用于废水处理、环境修复等领域。
关键词：羧甲基纤维素纤维；制备；重金属离子；吸附材料；应用1. 引言重金属离子污染已成为当今世界环境保护的一大难题，其对人类健康和生态环境造成了严重的威胁。
因此，研究和开发高效的重金属离子吸附材料成为一项迫切需求的任务。
羧甲基纤维素纤维作为一种新型的吸附材料，具有良好的吸附性能和生物相容性，因此在环境领域具有广泛的应用前景。
本文旨在探究羧甲基纤维素纤维制备重金属离子吸附材料的方法以及其应用研究。
2. 材料与方法2.1 材料本实验所使用的材料包括羧甲基纤维素纤维、重金属离子溶液。
羧甲基纤维素纤维是由天然纤维经化学修饰得到的，具有大比表面积和丰富的羧基官能团。
2.2 方法(1) 羧甲基纤维素纤维的制备：将天然纤维先进行预处理，然后经过酸碱处理、羟甲基化反应等步骤，最终制备得到羧甲基纤维素纤维。
(2) 吸附材料的制备：将羧甲基纤维素纤维与重金属离子溶液充分接触，通过静置、搅拌等方法使其实现充分吸附，然后用溶剂进行洗涤和干燥处理。
3. 结果与讨论3.1 材料表征通过扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶红外光谱(FTIR)对制备的羧甲基纤维素纤维重金属离子吸附材料进行表征。
结果显示，材料表面呈现多孔结构，具有大比表面积，羧基官能团成功引入。
3.2 吸附性能将制备好的吸附材料与不同浓度的重金属离子溶液接触，经过一定时间后，测定溶液中重金属离子的浓度变化。
结果显示，羧甲基纤维素纤维重金属离子吸附材料具有高效吸附和高负载量的特点，对重金属离子的去除率超过90%。
4. 应用研究4.1 废水处理将羧甲基纤维素纤维重金属离子吸附材料应用于废水处理领域，通过将废水与吸附材料接触，实现对重金属离子的吸附和去除，从而净化废水。
柚子皮纤维素基水凝胶对重金属离子吸附效果的研究
柚子皮纤维素基水凝胶对重金属离子吸附效果的研究黄铂扬【摘要】以柚子皮为原料,通过自由基聚合法制备出水凝胶材料,采用FI-T R对其结构进行表征,分别考察了投加量、初始溶液pH值、反应温度、反应时间、初始溶液浓度对水凝胶吸附金属离子的影响.结果表明:五种因素均对水凝胶吸附性能有较大影响,对重金属的最佳吸附条件为投加量10 g/L、p H=7、反应温度33℃ 、吸附时间60 min、初始金属离子浓度为10 mg/L,Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率分别达到96.21％、98.02％和95.43％.【期刊名称】《菏泽学院学报》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】4页(P62-65)【关键词】柚子皮;水凝胶;重金属;吸附性能【作者】黄铂扬【作者单位】漳州职业技术学院食品工程学院,福建漳州363000【正文语种】中文【中图分类】O648.17近年来，随着我国城市现代化和工业化的飞速发展，重金属污染现象愈发频现，其主要原因是由于工业废水中含有大量的重金属离子所致[1].重金属离子在水体中可维持较长时间，且毒性很难自然降解，往往通过生物积累导致在食物链中富集，对环境和人体健康造成直接威胁[2].因此，如何去除工业废水的中重金属离子已成为迫切需要解决的问题.目前，工业废水中重金属离子的去除方法主要有电化学法、活性炭吸附法、化学沉淀法及膜分离法等，其中，电化学法、活性炭吸附法及膜分离法成本较高，而化学沉淀法又极易造成水体的二次污染[3,6].生物吸附法是近年来去除化工废水重金属离子的研究热点，具有价格低廉、吸附效果好等优点，现已在重金属污染废水处理中得到广泛应用[7,8].柚子是芸香科柑橘属水果，其主产于东南亚及我国福建、广东、江西、浙江、四川等长江以南地区.柚子皮占整个柚子的45%左右，含有大量的纤维素、半纤维素、果胶及色素等，这些物质中含有大量的羧基、羟基等活性官能基团，可通过离子交换、螯合等方式吸附重金属离子，是一种较为理想的去除工业废水重金属污染的生物吸附剂材料，通过化学改性，可使其具有更强的吸附性能.Antova等研究表明，柚子皮纤维素中的羧基和羟基是吸附重金属离子的活性位点，对其进行改性，可显著增加纤维素中的功能基团数量，羧基和羟基等活性位点数量显著增加，重金属离子吸附性能显著增强[9]；梁莎等研究表明，利用化学改性的方法将柑橘类果皮的纤维素、果胶分别与琉基乙酸和二硫化碳发生反应，制备成了琉基乙酸改性橘子皮和黄原酸化橘子皮两种重金属离子生物吸附剂，其对废水中的Cu2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+的吸附性能显著增强[10]；黄东兰等研究表明，天然柚子皮经乙醇、NaOH和MgCl2处理可增加吸附剂表面的活性基团数目，对废水中Cu2+的吸附性能显著增强，其中，最佳的吸附条件为：溶液Cu2+初始浓度为20 μg/mL、固液比为5∶1、pH值为2、吸附温度为25 ℃、吸附时间为100 min，吸附率可达到91.65%[11].目前，关于柚子皮纤维素基水凝胶的制备及吸附性能研究尚未见相关报道.因此，本研究以柚子皮为基本原料，制备纤维素基水凝胶，同时对其吸附性能进行研究，以期为柚子皮纤维素基水凝胶生物吸附剂在工业废水中的处理应用提供理论依据，为工业废水重金属污染提供一种新的解决途径.1 实验材料及方法1.1 实验材料及仪器1.1.1 实验材料新鲜柚子皮、氢氧化钠、琥珀酸酐、吡啶、二氯甲烷醋酸、盐酸、丙酮、乙醇溶液.1.1.2 实验仪器HK-10B型中草药粉碎机，PHS-25型pH计，LGJ-18A型真空冷冻干燥机，SHA-B型恒温振荡器，GL-21M型高速立式冷冻离心机，RE-5L型旋转蒸发器，721-100型分光光度计.1.2 实验方法1.2.1 纤维素基水凝胶的制备方法将新鲜的柚子皮剪成1 cm左右的长条，经110 ℃干燥3 h后，粉碎并过40目筛，得到柚子皮粉，并依次去除柚子皮粉中所含的果胶、半纤维素、木质素，滤渣经水洗至中性，再用酒精洗脱滤渣中的酯类和水分，回收酒精，60 ℃条件下干燥即得到柚子皮纤维素.取7.5 g制备成的柚子皮纤维素加入20%的NaOH溶液，搅拌16 h，用蒸馏水洗脱至pH值为7，干燥备用.取8.4 g碱处理过的干燥柚子皮纤维素粉，加入25.2 g琥珀酸酐和169 ml吡啶，反应24 h后，再依次加入1 mol/L 二氯甲烷醋酸溶液、95%乙醇溶液、蒸馏水和0.01 mol/L盐酸溶液，用丙酮洗脱，80 ℃条件下干燥2 h，再用5%NaHCO3溶液搅拌30 min，过滤，经蒸馏水和丙酮洗脱，80 ℃条件下干燥即得到改性的柚子皮纤维素基水凝胶CPP-SA.1.2.2 重金属离子去除率分析Cu2+、Cr6+、Cd2+含量测定采用火焰原子吸收分光光度计法进行测定，金属离子去除率为(C原水样金属离子浓度-C水样处理后金属离子浓度)/C原水样金属离子浓度×100%.2 实验结果及分析2.1 柚子皮纤维素基水凝胶的结构表征柚子皮纤维素基水凝胶的红外光谱图如图1所示，柚子皮纤维素在红外光谱中，3 431、2 921、1 408、1 344、1 257、1 159、1 078、1 044、991、895 cm-1处有明显的特征吸收峰，而柚子皮纤维素基水凝胶的红外光谱中，处了上述特征峰外，又在1 695、1 549、1 454 cm-1处发现新的红外吸收峰，这是由于琥珀酸酐与柚子皮纤维素发生化学反应，导致部分基团发生收缩振动所致.上述结果说明，柚子皮纤维素基水凝胶CPP-SA已成功制备.a.柚子皮纤维素;b.柚子皮纤维素基水凝胶图1 柚子皮纤维素基水凝胶的红外光谱2.2 柚子皮纤维素基水凝胶加投量对吸附效果的影响在200 mL烧杯中加入100 mL石油化工废水，固定温度为30度，pH=7，反应时间为50 min，柚子皮纤维素基水凝胶的投加量分别为0、2、4、6、8、10、12 g·L-1，研究不同投加量对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响.实验结果如图2所示，随着柚子皮纤维素基水凝胶投加量的增加，石油化工废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率逐渐增加，但投加量超过一定量时，Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率有所降低.其中，在柚子皮纤维素基水凝胶的投加量为10 g·L-1时，石油化工废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率达到最大，分别为84.13%、95.81%和80.5%.这可能是由于实验初期随着柚子皮纤维素基水凝胶投加量的增加，吸附金属离子的位点也会随之增加，因此金属离子的去除率逐渐增加；但是，当投加量超过一定浓度时，由于柚子皮纤维素基水凝胶自身位点之间的相互干涉增强，进而阻碍了对金属离子的吸附，因此，金属离子去除率有所下降.图2 柚子皮纤维素基水凝胶投加量对金属离子去除率的影响2.3 初始溶液pH值对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响在200 mL烧杯中加入100 mL石油化工废水，固定温度为30度，柚子皮纤维素基水凝胶投加量为10 g·L-1，反应时间为50 min，分别将石油化工废水的初始pH调整为1、2、3、4、5、6、7和8，研究初始溶液pH值对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响.实验结果如图3所示，石油化工废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率随着初始溶液pH值的升高而逐渐增加，当初始溶液pH值过大时，Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率则有所降低.其中，在石油化工废水的初始pH值为7时，废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率均达到最大，分别为92.15%、95.32%和91.36%.这可能是由于在石油化工废水溶液初始pH值过低时，溶液中的H+会同重金属离子争夺柚子皮纤维素基水凝胶的吸附位点，同时阻碍活性基团的解离，因此导致吸附量较低；随着石油化工废水溶液初始pH值的升高，溶液中的H+浓度降低，竞争减弱，因而金属离子的去除率逐渐增加；当石油化工废水溶液初始pH值过高时，重金属离子可与溶液中的OH-1反应形成不溶解的氢氧化物或氧化物，导致去除率有所下降.图3 初始溶液pH值对柚子皮纤维素基水凝胶吸附金属离子的影响2.4 温度对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响在200 mL烧杯中加入100 mL石油化工废水，柚子皮纤维素基水凝胶投加量为10 g·L-1，反应时间为50 min，pH=7，分别将石油化工废水的吸附温度调整为20、25、30、35、40、45、50 ℃，研究不同吸附温度对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响.实验结果如图4所示，石油化工废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率随着吸附温度的升高而逐渐增加，当吸附温度超过一定值时，Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率则有所降低.其中，在石油化工废水的吸附温度为30 ℃时，废水中Cd2+的去除率达到最大，为92.38%；在石油化工废水的吸附温度为35 ℃时，废水中Cu2+、Cr6+的去除率均达到最大，分别为93.21%和96.24%.这可能是由于低温状态下，柚子皮纤维素基水凝胶溶解速度变缓，凝胶颗粒“布朗运动”变弱，影响吸附效果；温度过高则影响水凝胶吸附状态，进而致使金属离子去除率下降.图4 不同温度对柚子皮纤维素基水凝胶吸附金属离子的影响2.5 反应时间对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响在200 mL烧杯中加入100 mL石油化工废水，固定温度为33 ℃，pH=7，柚子皮纤维素基水凝胶投加量为10 g·L-1，吸附时间分别为0、20、40、60、80、100、120 min，研究不同吸附时间对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响.实验结果如图5所示，石油化工废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率随着吸附时间的延长而逐渐增加，当吸附时间超过一定值时，Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率不再变化.其中，柚子皮纤维素基水凝胶吸附时间为60 min时，石油化工废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率均达到最大，分别为94.05%、97.16%和94.57%.这可能是由于吸附时间较短时，柚子皮纤维素基水凝胶和金属离子的接触时间较短，影响彼此间的碰撞几率因而去除率较低；而随着吸附时间的延长，柚子皮纤维素基水凝胶和金属离子的接触时间延长，彼此间可以进行充分的碰撞和反应，因而去除率逐渐增加；当吸附时间超过一定值时，金属离子的去除率不再随时间的延长而增加，这是由于此时的柚子皮纤维素基水凝胶吸附量已达到完全饱和状态，达到吸附平衡所致.图5 不同反应时间对柚子皮纤维素基水凝胶吸附金属离子的影响2.6 初始溶液浓度对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响在200 mL烧杯中加入100 mL蒸馏水，固定温度为33 ℃，pH=7，柚子皮纤维素基水凝胶投加量为10 g·L-1，吸附时间分别为60 min，分别配置初始溶液的Cu2+、Cr6+、Cd2+的浓度为10、20、30、40、50、60、70 mg/L，研究不同初始溶液浓度对柚子皮纤维素基水凝胶吸附效果的影响.实验结果如图6所示，模拟化工废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率随着初始溶液Cu2+、Cr6+、Cd2+浓度的升高而逐渐降低.其中，初始溶液Cu2+、Cr6+、Cd2+浓度为10 mg/L时，废水中Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率均达到最大，分别为96.21%、98.02%和95.43%.这可能是由于柚子皮纤维素基水凝胶的吸附能力有限，虽然随着溶液中初始Cu2+、Cr6+、Cd2+浓度的升高，Cu2+、Cr6+、Cd2+吸附量有所增加，但是去除率却呈现逐渐下降趋势.图6 不同初始溶液浓度对柚子皮纤维素基水凝胶吸附金属离子的影响3 结论工业废水中含有大量的重金属离子，通常在水体中很难自然降解，通过生物积累在食物链进行富集，对环境和人体健康造成直接威胁.大量研究表明，水凝胶对于水体中的重金属离子具有较好的吸附效果.本研究以柚子皮为原料，利用自由基聚合法制备出柚子皮纤维素基水凝胶，并对其吸附性能进行了研究.结果表明，与纤维素相比，柚子皮纤维素基水凝胶在1 695、1 549、1 454 cm-1处出现新的红外吸收峰.水凝胶投加量、初始溶液pH值、反应温度、反应时间、初始溶液浓度对水凝胶吸附重金属的性能均具有较大影响，其最佳的吸附条件为：水凝胶投加量10 g/L、pH=7、反应温度33 ℃、吸附时间60 min、初始金属离子浓度为10mg/L，在最佳条件下，Cu2+、Cr6+、Cd2+的去除率分别达到96.21%、98.02%和95.43%.参考文献:【相关文献】[1]李琳,杨旭.重金属废水处理技术及其发展方向[J].农业与技术,2010,30(2):61-63.[2]Connell D W,Birkinshaw C,Dwyer T F.Heavy metal adsorbents prepared from the modification of cellulose:A review[J].Bioresource Technology,2008,99(15): 6709-6724．[3]徐灵,王成端,姚岚.重金属废水处理技术分析与优选[J].广州化工,2006,34(6):44-46.[4]邹照华,何素芳,韩彩芸,等.重金属废水处理技术研究进展[J].水处理技术,2010,36(6):17-21.[5]李阳,杨高英,雷兆武.重金属废水处理与资源化利用现状[J].电力环境保护,2009,25(4):50-51.[6]李江,甄宝勤.吸附法处理重金属废水的研究进展[J].应用化工,2005,34(10):591-594．[7]刘光全,张华,吴百春.改性花生壳粉对钙离子的吸附特性研究[J].环境工程学报,2011,12(5):2732-2738.[8]郭学益,公琪琪,梁莎,等.改性柿子生物吸附剂对铜和铅的吸附性能[J].中国有色金属学报,2012,2(22):599-603.[9]Antova G,Vasvasova P,Zlatanov M.Studies upon the synthesis of cellulose stearate under microwave heating[J]. Carbohydrate Polymers,2004,57(2):131-134.[10]梁莎,郭学益,田庆华,等.化学改性橘子皮对Pb2+的吸附性能[J].北京工业大学学报,2016,36(4):528-532.[11]黄冬兰,赵奎霞,关智杰,等.柚子皮皂化交联改性及其对水溶液中Cu2+的吸附性能研究[J].食品工业科技, 2015,36(10):225-228.。
纤维素基吸附材料的研究进展
纤维素基吸附材料的研究进展徐永建;贾向娟;钱鑫;岳小鹏【摘要】对天然纤维素进行酯化、醚化及接枝共聚等改性可制得纤维素基吸附材料,其可吸水、吸油、吸附重金属离子和有机物等,是一种新型功能性高分子材料,具有重要的应用价值.文章主要介绍了近年来纤维素基吸附材料的研究现状,展望了纤维素基吸附材料的发展前景.【期刊名称】《中国造纸学报》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】5页(P58-62)【关键词】纤维素;吸附材料;吸附性能;物理改性;化学改性【作者】徐永建;贾向娟;钱鑫;岳小鹏【作者单位】陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021;陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021;陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021;陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,陕西西安,710021【正文语种】中文【中图分类】TS721;TQ424吸附材料在吸附体系中充当吸附剂的角色,是决定高效能吸附过程的关键因素。
吸附材料必须具有以下特征：颗粒尺寸均匀,比表面积及吸附容量大,选择性、热稳定性、化学稳定性及强度性能好,可再生。
此外,吸附材料还应来源广泛且价格低廉。
目前,应用较多的吸附材料主要有分子筛、活性炭、离子交换树脂、吸附树脂等,这些吸附材料大多以动植物、煤、石油等有机物作为生产原料[1]。
用于制备传统吸附材料的原料大多不可再生,且难生物降解。
纤维素是自然界中最丰富的、可再生的天然高分子化合物,具有价廉、可降解、环境友好性强等优点,其由D-吡喃式葡糖糖酐以β-1- 4-苷键连接而成。
聚集态结构研究结果表明,纤维素由结晶结构和无定形结构构成,两者之间没有明显的界限。
纤维素分子链中,每个葡萄糖基上有3个羟基,即2个仲醇羟基(C2—OH和C3—OH)和1个伯醇羟基(C6—OH),这些羟基可进行酯化、醚化和接枝共聚等反应,以生成各种纤维素衍生物。
纤维素基水凝胶的制备及其对亚甲基蓝染料和重金属离子的吸附研究
纤维素基水凝胶的制备及其对亚甲基蓝染料和重金属离子的吸附研究下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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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。
柚皮中纤维素的提取及其对重金属吸附去除的研究
2019年第9期广东化工第46卷总第395期·37·柚皮中纤维素的提取及其对重金属吸附去除的研究宋雨桐，张宇(渤海大学化学化工学院，辽宁锦州121013)Study on the Extraction of Cellulose from Pomelo Peel and Adsorption of HeavyMetalsSong Yutong,Zhang Yu(College of Chemistry and Chemical Engineering,Bohai University,Jinzhou121013,China)Abstract:The adsorption and removal of heavy metal Cu2+by chemical modified pomelo peel cellulose was studied.Preparing the pomelo peel cellulose which is modified by chemical method,its factors affecting copper ion adsorption are studied by graphite furnace atomic absorption spectrometry method.The optimum conditions of copper ion adsorption by modified pomelo peel cellulose are as follows:pH=4~5,30min,30℃.This method is feasible and has the advantages of simple method,low cost and wide raw materials source.Keywords:pomelo peel；cellulose；heavy metal；adsorption近年来随着工业化的发展，矿冶、机械制造、电镀业等发展速度飞快，生产过程会产生大量含铜废水以及固体废弃物的浸出液直接排入水体，因此含铜废水已经成为环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一[1]。
纤维素及其衍生物对金属离子吸附性能的研究进展_罗序燕
Abstract: The adsorption properties of cellulose derivative are mainly reflected through the selective adsorption of metal ion. Based on the adsorption properties of cellulose and its derivatives for different metal ions, this paper makes a review of adsorption and application of cellulose and its derivatives on black metal ion, light metal ions and heavy metal ions in aper briefly summaries the recycling utilization of cellulose derivative metal ion adsorbent, and looks forward to the application prospect of cellulose derivative metal ion adsorbent in other aspects. Key words: cellulose derivative; metal ion; adsorption.
改性纤维素材料对金属离子吸附研究进展
列的衍生反应 ， 对纤维素进行改 性 ， 将纤维 素制成离 子型 的吸附剂。本文 就纤 维素改性 ，
综 述了近些年来 国内外 以纤 维素为原料改性制得的吸附剂相关 的研究进展 。 关键词 ： 纤维素 改性 吸附 金属离子 利用农林废弃 物处理 重金 属废 水 ， 一方面 可 以实 现资源化利用 ， 另一方面其成本 低 、 在低 离子浓 度条件
２ ０ １ ４年 ９月
改性纤维素材料对金属离子吸附研究进展
２ ７
改性 纤维 素 材 料 对 金属 离子 吸 附研 究 进展
王 琳 张建 平 崔丹 妮 高 豹
（ 东华理工大学 ， 江西 南昌 ３ ３ ０ ０ １ ３ ） 摘 要： 纤维素在地球上含量 十分丰 富 ， 且表 面含有 大量 的羟基 ， 可 以通 过羟基 一系
附法是最有潜力 的 ， 寻 找具有 成本 低 ， 高 吸附 能力 ， 以
在８ ｏ ％ 以上 ， 而且 吸附过程很容 易进行。
周晖等 粉碎柚子皮 ， 并研 究对含 重金属锌 和铜
的废水 的吸 附效果 ， 实 验结 果表 明粒径 为 １ ０ ０ 目的柚
及 可再生性的吸附剂是十分必要 的 Ｊ 。已经研究 了改 性后 的 天 然 聚 合 物 例 如 壳 聚 糖 【 ６ － 。 】 ， 几 丁 质 】 ， 丹
金属离子 的吸附是 由吸附 剂的表 面官能 团来控 制 的 。纤维素是纤维状 、 多毛细管 的天 然高 分子 ， 因此 具 有多孔 和比表 面积大 等特 点 ， 虽然 分子 中含 有许 多 羟
因为纤维素含 有十分 丰 富的 羟基 ， 故可 以通过 羟
基的改性 ， 引入有特定吸附 能力 的官能 团 ， 制备 天然高 分子吸 附剂。根 据 引入 吸 附基 团的 种类 以及 吸附 方
纤维素吸附材料的研究进展
面活性基 团， 它在吸附过程中会有 离子释放 ， 发生离子交换 ；
在羟基位置 引入羧基、巯基、胺基、磷基等活性基团，这 些 基 团中的 Ｎ 、０ 、Ｐ 、Ｓ等均可提供孤对 电子 ，与重金属 离子在 吸附剂表面形成络合物或螯合物，使溶液中的金属离子被 吸 附：有些基 团更是可 以与吸附质发生氧化还原反应，达到吸
用前景。
纤维素 本身也是一种 良好的原生态吸附剂 ，通过一些物 理方法，如细纤维化 、粉碎 、润胀 、复合化等 ，增加 比表面 积，可以提 前其 吸附能力 。 改性过后的纤维素保存 了原有 的性能 ，吸附能力和选 择 性都有大幅度提 高。改性 的方法有很多 ，如氧化反应、醚化 反应、聚合反应 等。生成 的衍生物微观 的结构性质和宏观的 物理化学性质及液体的流变性质均产生 改变 ，提高吸附选择 性 。此外，纤维素还 可以与其它吸 附材料混合 ，制成复合材
总第 １ ５卷 １ ６ ７期 ２ ０ １ ３年 ７月
大 众 科 技
Ｐｏ ｐ ｕ ｌ ａｒ Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
ＶＯ １ ． １ ５ Ｎ０． ７ Ｊ ｕ ｌ ｙ ２ ０ １ ３
纤维 素Байду номын сангаас 附材料 的研 究进展
倪海明 龙世良 李克贤 黄科林 贾艳桦 农韦健
溶 液 ；第 三 ， 溶 液 固化 再 生 ，形 成 纤 维 素 骨 架 ， 比未 处 理 的
重要的意义 。 纤维素吸 附材料由于其独特 的结构特征和分子问
大量存在 的氢键 ，所 以其作用机理比传统吸附剂要复杂…。
一
般认为纤维素吸附材料 的吸附机 理有表面络合 、离子
交换 、氧化还原和配合作用等，这些机理有 时单独作用 ，有 时几个共 同作用 。改性后的纤维素，在羟基位 置引入一些表
纤维素类吸附剂的研究进展
纤维素类吸附剂的研究进展
刘传富;孙润仓;叶君
【期刊名称】《中国造纸学报》
【年(卷),期】2005(020)002
【摘要】纤维素、半纤维素和淀粉中富含羟基,通过羟基的一系列衍生化反应,可以将一些高分子化合物或富含纤维素的纸浆、木材等物质制备成吸附剂,文章综述了国内外纤维素类吸附材料的研究进展.
【总页数】4页(P207-210)
【作者】刘传富;孙润仓;叶君
【作者单位】华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东,广州,510640;华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东,广州,510640;华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东,广州,510640
【正文语种】中文
【中图分类】TS71
【相关文献】
1.用于废水处理的新颖纤维素类吸附剂 [J], 唐志翔
2.纤维素基吸附剂对重金属离子吸附的研究进展 [J], 邓杭;沈喜洲;沈陟
3.纳米纤维素吸附剂在废水处理中的研究进展 [J], 樊学晶;李杰;王瑞丰;贠琳琦;李鑫;邓立高
4.木质纤维素基重金属吸附剂的制备技术研究进展 [J], 杜兆林;陈洪安;安毅;郭晓燕
5.纤维素纤维基阴离子吸附剂制备研究进展:预处理及阳离子化改性 [J], 黄旭乐;靳汇奇;盛雪茹;牛梅红;石海强
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纤维素改性方法及吸附性能的研究进展
纤维素改性方法及吸附性能的研究进展
游黎玮;胡亮
【期刊名称】《云南化工》
【年(卷),期】2024(51)4
【摘要】纤维素是生物质资源最典型的代表,诸多科研者将纤维素的改性及其在吸附中的应用作为一大研究重点。
文章首先介绍通过机械粉碎法、高温蒸煮法、低温破碎法、蒸汽爆破法、微波/辐射法、酸法、碱法、生物法对天然纤维素进行预处理,然后介绍了纤维素的改性方法,主要有:氧化改性、酯化改性、醚化改性和接枝改性。
氧化改性可引入醛基、酮基、羧基、烯醇基,酯化改性可引入羧基,接枝改性可引入氨基、酰胺、磺酸基等官能团。
为提高纤维素的吸附性能,可根据纤维素的结构和吸附物质要求,对纤维素选用适当的预处理方法和改性方法。
【总页数】3页(P31-33)
【作者】游黎玮;胡亮
【作者单位】昆明理工大学化学工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ424
【相关文献】
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《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、引言纤维素作为自然界中广泛存在的天然高分子化合物，具有可再生、生物相容和生物降解等优点，在众多领域中得到了广泛的应用。
然而，由于其本身的结构特性，纤维素的性能和应用范围仍受到一定的限制。
为了拓宽其应用领域和提高其性能，纤维素的改性技术成为了研究的热点。
同时，随着工业化的快速发展，废水处理成为了一个亟待解决的问题。
纤维素改性后的材料在废水处理中展现出良好的应用前景。
本文将重点介绍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方法主要包括物理改性、化学改性和生物改性。
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，如超声波处理、电场处理、热处理等。
这些方法可以改善纤维素的亲水性、抗污性等性能，提高其在不同领域的应用效果。
2. 化学改性：化学改性是通过化学反应引入新的官能团或改变纤维素分子内的化学键，从而改变纤维素的性质。
常见的化学改性方法包括酯化、醚化、接枝共聚等。
这些方法可以赋予纤维素新的性能，如提高其耐热性、耐化学性等。
3. 生物改性：生物改性是利用生物酶或微生物的作用对纤维素进行改性。
这种方法具有环保、温和的特点，可以引入特定的官能团或改变纤维素的分子结构，从而改善其性能。
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，主要包括以下几个方面：1. 吸附剂：纤维素的表面富含羟基，具有良好的亲水性和吸附性能。
经过改性后，纤维素的吸附性能得到进一步提高，可以用于吸附废水中的重金属离子、有机物等污染物。
2. 生物载体：纤维素及其衍生物可以作为微生物的载体，用于生物膜法处理废水。
通过将微生物固定在纤维素载体上，可以提高微生物的活性，从而提高废水的处理效果。
3. 絮凝剂：经过改性的纤维素可以作为一种天然的絮凝剂，用于处理含有悬浮物、胶体等污染物的废水。
其絮凝效果良好，且对环境友好。
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有色金属科学与工程
2012 年 12 月
K+离 子 .
4 对重金属离子的吸附和应用
4.1 对 Cu2+的吸附和应用 工 业上 Cu2+主要来源于电镀废水. 铜跟皮 肤 接
触后可能会引起皮炎和湿疹，高浓度接触时可使皮 肤坏死.夏友谊等[15]用 β-CD 改 性 纤 维 素 吸 附 Cu2+， 吸 附 量 达 到 6.24 mg/g；Lu D D 等 [16] 用 柠 檬 酸 改 性 桔 皮 纤 维 素 吸 附 Cu2+， 吸 附 量 达 78.08 mg/g； Gurgelet L V A 等 [17], 用 三 亚 乙 基 四 胺 改 性 纤 维 素 吸 附 Cu2+， 吸 附 量 为 69.4 mg/g； Hitoshi K 等 [18] 将 氰乙基纤维素 (CE-Cell) 与含氮的丙烯基纤 维 素 (GE-Cell) 反 应 ，70 ℃的 水 介 质 中 (pH 值 为 7.0) 氰 基与羟基反应，氨基进入纤维素，制备的氨化样品 能够吸附 Cu2+、Ni2+，并且对 Cu2+的吸附 量 最 大.Liu Minghua 等 [19] 使 用 棉 花 作 为 基 本 原 料 制 备 了 含 有 羧 基 阴 离 子 的 纤 维 素 吸 附 剂 （SCAM-1），溶 于 水 后 能 与 Cu2+形 成 螯 合 物 从 而 吸 附 Cu2+.Maekawa E 和 Koshijima T[20]先用高碘酸盐氧化纤维素制备了双醛 纤维素，再用次氯酸钠使醛氧化为酸，制备了 2，3-二 羟基纤维素对 Cu2+的吸附量为 236 mg/g.Maekawa E 和 Koshijima T 进一步用双醛纤维素制备衍生纤维 素-羟肟酸，对 Cu2+的吸附量提高为 246 mg/g.Saito T 等[21]用 棉 纤 维 做 原 料 ，合 成 了 2，2，6，6-四 甲 基 哌 啶 氧化物自由基/NaBr/NaClO 催化氧化的棉线纤维素， 其对 Pb2+、Ca2+、Cu2+、Al3+有很好的吸附能力， 吸附顺 序 为 Pb2+＞Al3+＞Cu2+＞Ca2+.韩 锐 等 [22]用 乙 二 醇 二 缩 水 甘油醚为交联剂改性壳聚糖， 用废弃菠萝渣纤维做填 充剂，对 Cu2+有很好的吸附性能，吸附量为 6.67 mg/g. 林 春 香 等 [23] 用 丙 烯 酸 与 纤 维 素 均 相 接 枝 共 聚 ， 用 离 子 液 体 ([Bmim]Cl) 做 介 质 ，以 油 包 水 反 相 悬 浮 技术制备了球形纤维素吸附剂. 研究了这种吸附 剂 对 Cu2+水 溶 液 中 Cu2+的 的 吸 附 性 能 , 表 明 该 吸 附剂对 Cu2+具 有 良 好 的 吸 附 性 和 再 生 性 能 ， 能 够 循 环 使 用 .O’Conne U D 等 [24] 用 纤 维 素 做 原 料 ， 与 甲基丙烯酸缩水甘油酯及咪唑接枝反应， 合成的 两性纤维素材料对 Cu2+的吸附容量为 71.43 mg ／ g. 4.2 对 Pb2+的吸附和应用
6.17 %、氧 49.39 %，化 学 结 构 式 如 图 1 所 示[1]. 如图 1 所示，纤维素含有一个伯羟基，两个
仲羟基，分别处在 2、3、6 三个碳原子上，因 而 化 学性质比较活泼，能发生氧化反应、酯化醚化反 应 、 亲 核 取 代 反 应 、 接 枝 共 聚 反 应 和 交 联 反 应 [2]. 纤维素经过这些修饰反应可制备不同结构和不 同性能的纤维素衍生物， 引入新的化学活性基 团，改变纤维素的结构和物理化学性质，提高吸 附能力、吸附容量及选择性，能很好的应用在絮 凝 剂 领 域[3].
收 稿 日 期 ：2012-09-18 基金项目：江 西 省 科 技 厅 资 助 项 目 （赣 财 教 （2009）148 号 ）；江 西 省 教 育 厅 资 助 项 目 （GJJ11476，GJJ11458） 作者简介：罗 序 燕 （1963- ），女 , 教 授 ， 主 要 从 事 功 能 材 料 的 合 成 与 应 用 、 废 水 处 理 及 测 试 分 析 方 面 的 研 究 ，E-mail:luoxuyan@.
（江 西 理 工 大 学 ，a.冶 金 与 化 学 工 程 学 院 ；b.材 料 科 学 与 工 程 学 院 ，江 西 赣 州 341000）
摘 要：纤维素衍生物的吸附性主要是通过对金属离子选择性吸收而体现出来的，文中针对纤 维素及其衍生物能够吸附不同的金属离子的性能， 综述了近十几年来纤维素及其衍生物对黑 色金属离子，轻金属离子和重金属离子的吸附状况和应用情况，简单总结了纤维素衍生物金属 离子吸附剂的再生利用，展望了纤维素衍生物金属离子吸附剂在其他方面应用的良好前景. 关键词：纤维素衍生物；金属离子；吸附 中图分类号:X75;TF111.3 文献标志码：A
0前言
随着近代工业的快速发展， 工业废水产生量 和排放量也越来越大， 环境中的金属离子含量逐 年递增，环境污染也日益严重，对人类健康威胁也 越来越大.利用有效的吸附剂处理金属离子废水不 仅效果好，投资少，运作费用低，且不产生二次污
染， 因此是未来处理重金属废水的重点发展方向. 纤维素衍生物金属离子吸附剂突出的优点是生物 可降解性和可再生性， 且这类吸附剂原料是资源 丰富、价格低廉的纤维素.文中介绍纤维素的结构 及性质， 综述纤维素及其衍生物吸附剂对稀有金 属，黑色金属，轻金属和重金属离子吸附性能和应 用情况， 重点介绍纤维素及其衍生物吸附剂对重 金属离子的吸附情况和应用.
Research advance on the adsorption properties of cellulose and its derivatives on metal ions
LUO Xu-yana,XIA Mei-lina,GAN Yub,FANG Hao-bina,ZENG Yi-Pinga,REN Li-lia
第3卷 第6期 2 0 1 2 年ferrous Metals Science and Engineering
Vol.3，No.6 Dec . 2 0 12
文章编号：1674-9669（2012）06-0008-05
纤维素及其衍生物对金属离子吸附性能的研究进展
罗序燕 a， 夏美林 a， 甘 宇 b， 方浩斌 a， 曾益平 a， 任力理 a
第3卷 第6期
罗序燕，等：纤维素及其衍生物对金属离子吸附性能的研究进展
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1 纤维素的结构及性质
纤 维 素 由 大 量 葡 萄 糖 残 基 （anhydroglucose unit）彼 此 按 照 一 定 的 联 接 原 则 联 结 在 一 起 . 由 于 联结葡萄糖单位的是 β-1,4-糖苷键， 不卷成螺 旋状，使纤维素分子链和链之间借分子间氢键像 麻绳一样拧在一起，形成坚硬的、不溶于水的纤 维状高分子，构成理想的植物细胞壁.其分子通式 为 （C6H10O5）n，n 为 聚 合 度 ， 其 含 碳 44.4 % 、 氢
Abstract: The adsorption properties of cellulose derivative are mainly reflected through the selective adsorption of metal ion. Based on the adsorption properties of cellulose and its derivatives for different metal ions, this paper makes a review of adsorption and application of cellulose and its derivatives on black metal ion, light metal ions and heavy metal ions in the last few decades. Also this paper briefly summaries the recycling utilization of cellulose derivative metal ion adsorbent, and looks forward to the application prospect of cellulose derivative metal ion adsorbent in other aspects. Key words: cellulose derivative; metal ion; adsorption.
图 1 纤维素结构示意图
2 对黑色金属离子的吸附和应用
铬及其化合污染物工业上主要来自颜料厂，石 油化工厂，有色金属冶炼厂.对人体的危害主要表 现在对皮肤有刺激和过敏作用，引起铬溃疡，对呼 吸系统也会造成损害，若经消化道侵入人体还会造 成 味 觉 和 嗅 觉 减 退 以 至 消 失 ；刘 明 华 等[4]用 丙 烯 腈 改性棉花吸附 Cr3+，吸附量 28 mg/g；Unnithan M R 等 [5]用 聚 丙 烯 酸 胺 改 性 椰 壳 纤 维 素 吸 附 Cr6+， 吸 附 量为 12.43 mg/g.谭龙华等[6]用二甲基二氯硅烷(DMCS) 对 棉 纤 维 进 行 硅 烷 化 ，在 磷 酸 三 丁 酯(TBP)乙 醚 溶 液 中 浸 泡 至 半 干 状 ，得 到 对 Cr6+吸 附 速 度 快 ，吸 附 能力强，选择性高，易于解吸，可用于环境水样的 TBP 棉纤维.Meng L Z 等[7]将纤维素粉和四氯化钛、 4- 氮 -6- 氨 基 乙 基 - 三 乙 氧 基 硅 烷 合 成 了 钛 元 素 为 正 5 价的纤维素-氧化钛.纤维素-氧化钛在水溶液 中 对 Fe3+及 Cr3+有 很 高 的 吸 附 能 力.李 远 瞩 等[8]用 麦 秆合成了纤维素黄原酸酯 ，对 Cr2+的去除率均达 到 95 %以上，对 Cr6+的去除率均达到 97.8 %.易娜等[9] 合 成 了 巯 基 纤 维 素 并 研 究 其 对 含 Cr6+的 溶 液 吸 附 性， 研究表明该吸附剂对 Cr6+去除率达到 99.2 %. 张 莹 等 [10]以 纤 维 素 为 原 料 通 过 碱 化 、 烯 胺 化 、 环 氧 化合成了多胺型纤维素， 对 Cr6+去除率为 91.6 %.