纤维素基吸附剂
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洗水洗水是指通过清洗和处理水来净化水质的一种过程。
它是一种常见的水处理方法，被广泛应用于饮用水、工业用水和农业灌溉等领域。
本文将介绍洗水的原理、常用的洗水方法以及其在不同领域的应用。
洗水的原理洗水的原理是利用物理、化学或生物的方法去除水中的杂质和污染物。
其基本原理包括沉淀、过滤、吸附、离子交换和杀菌消毒等过程。
1.沉淀：利用重力作用，将悬浮在水中的固体颗粒沉降到底部，从而达到去除杂质的目的。
2.过滤：通过滤材的作用，将水中的固体颗粒和悬浮物截留下来，使水变得清澈透明。
3.吸附：利用吸附剂吸附水中的有机物、重金属离子等污染物，使其从水中脱离并集中起来。
4.离子交换：通过树脂或其他离子交换材料，将水中的阳离子和阴离子与材料上的离子进行交换，从而去除水中的无机盐和杂质。
5.杀菌消毒：使用化学物质或物理方法杀灭水中的细菌、病毒和寄生虫等微生物，保证水的卫生安全。
常用的洗水方法洗水方法根据处理水的水质和水处理目的的不同，可以选择不同的洗水方法。
1.沉淀：沉淀是一种简单有效的洗水方法，通常用于去除大颗粒固体颗粒和悬浮物。
常见的沉淀方法包括静态沉淀池、沉淀槽、混凝沉淀等。
2.过滤：过滤是一种常见的洗水方法，可以有效去除细小颗粒和悬浮物。
常见的过滤方法包括砂滤、活性炭过滤和微滤等。
3.吸附：吸附是一种通过吸附剂将污染物聚集并去除的方法。
常见的吸附材料包括活性炭、陶瓷颗粒和氧化铁等。
4.离子交换：离子交换是一种广泛应用于饮用水处理和工业用水处理的方法。
常见的离子交换材料包括树脂和纤维素基吸附剂等。
5.杀菌消毒：杀菌消毒是保证水质卫生安全的重要步骤。
常用的杀菌消毒方法包括氯消毒、紫外线消毒和臭氧消毒等。
洗水在不同领域的应用洗水在不同领域具有广泛的应用价值。
1.饮用水处理：洗水是饮用水处理的重要环节，可以去除水中的颗粒、悬浮物、有机物和微生物等杂质，提供清洁卫生的饮用水。
2.工业用水处理：在工业生产过程中，洗水可以去除水中的离子、重金属和有机物等污染物，保证工业用水的质量，避免对设备和生产过程造成损害。
福大研制出高效球形纤维素吸附剂
低压 吸 收法 回收脱碳 闪蒸 气 的应用
二 氧 化碳 是 重要 的碳一 化 学 原料 ， 以合 成多 可 种 精细 化工 产品 。中 国化工学 会精 细化工 专业 委员 会 副 主任委员 田恒 水 教 授建 议 ， 过 发 展 二 氧化 碳 通 绿 色高新 精 细化工 产业链 ， 包括 以煤 制 甲醇 、 成烯 合
烃 、 氧 化 、 产 碳 酸 二 甲酯 和 二 元 醇 ， 绿 色 原 料 环 联 以
海 水 中提 取 铀 、 等 贵 金 属 ； 可 用 于 去 除 血 液 中 的 金 还
有 害成分 和血 液 分 析 ， 各种 酶 的 分 离纯 化 ， 医药 、 生 化 工程材 料 以及普 通蛋 白质 的分离 纯化 。
二氧 化碳加 氢制 备 甲醇 、 甲醚 、 二 乙醇 、 甲烷 、 碳烯 低 烃等前 沿技 术 ， 的 已积累 了丰 富的科研 成果 ， 的 有 有
２０ ０ ８年 第 ８卷 第 ６期
气 体 净 化
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法、 膜分离 法 、 温蒸 馏法 和催 化燃烧 法 。其 中物理 低
吸 收法 中的低 温 甲醇 洗 是 以纯 甲醇 为 吸收 剂 ， 加 在 压 条件下 脱 除高浓度 酸性气 体 ， 特别适 用 于 以煤 、 重 油、 沥青 等为原 料 的合 成 氨 、 基 合 成气 、 羰 甲醇 合 成 气 等气体 净化 。 二氧 化 碳封 存 技术 则 是 近 １ ０年来 正 在发 展 的 前沿 技术 ， 是避 免 气候 变化 的有效 途 径 之 一 。若 能 将二 氧化碳 埋存 几 百 年甚 至 数 千 年 ， 氧化 碳 对 环 二 境产 生 的影 响 可降低 到最小 。二 氧化 碳 的封 存方 式 有地 质封存 、 海洋 封存 和矿 石碳化 等技 术 。 除此 以外 ， 氧 化碳还 可在食 品 、 二 烟草 、 医药 、 精 细化 工 、 工环保 等产 业得 到广泛 应用 。比如 ， 化 以二 氧化碳 为原 料生 产 白碳 黑 、 酸钾 、 酸钙等无 机 化 碳 碳 工产品； 以焦炭 为原 料 、 氧 化碳 和氧 气 为气 化剂 ， 二 制 备高纯度 一 氧化 碳 。据 悉 ， 西 渭化 集 团将 和 美 陕
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.。
药物吸附剂的功能材料及应用研究
药物吸附剂的功能材料及应用研究一、引言药物吸附剂是一种吸附性材料，能够高效地吸附、分离、纯化药物。
它可以应用于药物制剂生产以及药物残留物的清除等方面。
本文旨在系统地介绍药物吸附剂的常见功能材料及其应用研究。
二、吸附剂的分类吸附剂的分类方式很多，这里按照其化学结构进行分类：1. 矿物类：如硅胶、氧化铝、硅藻土等。
2. 再生纤维素类：如木浆、纤维素等。
3. 合成树脂类：如苯酚甲醛树脂、聚乙烯醇及其衍生物等。
4. 天然高分子类：如明胶、海藻酸、玉米淀粉及其衍生物等。
5. 有机高分子类：如聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素等。
三、常见功能材料根据药物吸附剂的应用场景及需求，吸附剂的制备及性质也有所不同。
以下列出常见的药物吸附剂及其性质。
1. 硅胶吸附剂硅胶吸附剂是一种多孔材料，表面积大，又被称为干胶和珠光硅酸盐。
硅胶吸附剂以其高吸附能力、化学稳定性、热稳定性和紫外线稳定性而闻名。
硅胶吸附剂除用于药物分离纯化外，还可用于废水净化、油气解析和化学分析等领域。
2. 活性炭吸附剂活性炭吸附剂具有较强的吸附能力，同时具有较大的孔隙度和表面积，因此可用于吸附气态或液态污染物。
活性炭吸附剂通常用于水处理、有害物质去除、环境修复和气体传输等领域。
3. 分子筛吸附剂分子筛吸附剂是一种用于吸附分离有机分子的复合材料。
它可以通过吸附一定大小、形状和化学性质的有机分子来实现分离操作。
分子筛吸附剂可用于生物制药、食品加工及化学工业等领域。
4. 多孔陶瓷吸附剂多孔陶瓷吸附剂以其高孔隙度、高比表面积及其较好的化学稳定性而著称。
它可以用于催化剂载体、水处理、高温气体净化、过滤器等领域。
多孔陶瓷吸附剂还可以与生物学、化学和物理学相结合，产生广泛的应用。
五、应用研究药物吸附剂在制药业生产中有着广泛的应用。
例如，采用活性炭、离子交换树脂等吸附剂去除药物精制过程中的杂质；采用分子筛、硅胶、炭黑等吸附剂将药物与杂质进行隔离及纯化；采用亲和层析或吸附法进行重组蛋白、酶和抗体的制备等。
废弃纤维素还原重铬酸盐
废弃纤维素还原重铬酸盐废弃纤维素还原重铬酸盐是一种用于废水处理的有效方法。
纤维素是一种常见的有机物，广泛存在于植物细胞壁中。
而重铬酸盐则是一种有毒物质，它经常用于金属表面的净化和防腐处理。
废弃纤维素还原重铬酸盐的过程可以将有毒的重铬酸盐转化为无毒的铬离子，从而达到净化废水的目的。
废弃纤维素还原重铬酸盐的过程是一个复杂的化学反应过程。
首先，需要将废弃纤维素与重铬酸盐溶液接触，以便发生化学反应。
然后，通过加入还原剂，如硫酸亚铁，可以将重铬酸盐的氧气转化为水。
最后，通过控制反应条件，可以使废弃纤维素还原重铬酸盐的反应达到最佳效果。
废弃纤维素还原重铬酸盐的方法有很多种，以下是一些相关的参考内容：1. Kim, S.J., Shon, H.K., Kwon, Y.N., & Eom, T.G. (2015). Chromium removal from aqueous solution by sulfuric acid-treated rice straw. Environmental Technology & Innovation, 3, 70-76. 这篇论文研究了硫酸处理的稻草对铬的去除效果，发现废弃纤维素可以有效去除重铬酸盐。
2. Deng, S., Ting, Y.P., & Ang, H.M. (2005). Adsorption of heavy metals from wastewater using bamboo-based activated carbon. Bioresource Technology, 96(15), 1796-1803. 这篇论文研究了竹基活性炭对废水中重金属的吸附效果，发现纤维素可以用于制备活性炭来去除重铬酸盐。
3. Soliman, S.A., & Raouf, M.A. (2016). Removal of hexavalent chromium from aqueous solution using cellulose-based biosorbents prepared from agricultural waste materials. International Journal of Biological Macromolecules, 89, 484-493. 这篇论文研究了利用农业废弃物制备纤维素基生物吸附剂用于去除废水中的六价铬，结果表明纤维素基生物吸附剂具有很好的去除效果。
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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污水处理中二醛纤维素对Cu(II)、Cr(VI)、Zn(II)的吸附性能研究
污水处理中二醛纤维素对Cu（II）、Cr（VI）、Zn（II）的吸附性能研究摘要：采用高碘酸钠溶液对棉纤维进行选择性氧化制得二醛纤维素，运用二醛纤维素对不同重金属离子溶液做吸附性能测试。
研究结果表明，二醛纤维素对cu（ii）、cr（vi）、zn（ii）等重金属离子有良好的吸附作用。
关键词：纤维素氧化重金属离子吸附性能中图分类号：q5.1 t3101 文献标识码：a 文章编号：1674-098x （2013）03（a）-0-04随着经济和社会的快速发展，工业化带来的环境污染越来越严重，许多重金属离子污染物被排入江流河海和渗入土壤深层。
重金属离子难以被自然降解，可长期潜伏在土壤和水中，并随食物链进入植物体、动物体甚至人体，在人体内不断蓄积从而危害人体健康，当前越来越多的重金属中毒事件充分说明了这一点。
因此，工业废水废渣中重金属离子的去除和回收再利用显得尤为重要[1-2]。
常用去除污水中重金属离子的方法主要有氧化还原、化学沉淀、离子交换、吸附、膜分离等。
活性炭和各种离子交换树脂作为常用的吸附剂和离子交换剂，其价格昂贵且不易再生。
纤维素基吸附材料用作吸附、分离、提取过度重金属离子和贵重金属离子，从经济和环境保护角度都具有十分重要的意义。
一是纤维素是自然界中最为丰富的可再生生物质资源，具有环境友好等优点；另一方面，纤维素来源广泛且价格低廉，棉花、木材、竹子、麻以及各种植物的秸秆、壳皮等都是纤维素的重要来源[3-6]。
但自然界中获得的各种纤维素材料，如棉、麻纤维以及各种秸秆中提取的纤维素因具有较高的结晶度，纤维素大分子排列紧密，葡萄糖上众多羟基间形成了大量的分子间和分子内氢键，从而影响了纤维素材料对重金属离子的吸附性能。
目前使用较多的是纤维素基衍生物材料，其中氧化纤维素因在制备过程中破坏了纤维素内的氢键等次价键，使大分子结构更加松散，同时在纤维素大分子链上引入活性醛基或活性羧基，从而具有更加突出的吸附性能。
纤维素基表面活性剂及功能化改性的研究进展
纤维素基表面活性剂及功能化改性的研究进展陈双双;李强;杨志英;冯土辉【摘要】纤维素基表面活性剂由于原料丰富、易生物降解和使用安全等众多优点，使其逐渐引起了人们的关注。
文章综述了纤维素基表面活性剂的研究进展，着重介绍了纤维素的溶剂体系和纤维素的功能化改性，包括接枝长链烷基、含碳氟基团以及双亲链段等纤维素表面活性剂。
%Cellulose-based surfactant has gradually aroused attention due to its advantages of abundant raw materials, easily biodegradable and safety. This paper reviews the research progress of cellulose solvent system and cellulose function modification. Mainly introduces cellulose chemical modification, including graft on long chain alkenes, fluoropolymer and amphiphilic polymer.【期刊名称】《纤维素科学与技术》【年(卷),期】2012(020)004【总页数】7页(P73-79)【关键词】纤维素;功能改性;表面活性剂【作者】陈双双;李强;杨志英;冯土辉【作者单位】广东溢多利生物科技股份有限公司,广东珠海519060;广东溢多利生物科技股份有限公司,广东珠海519060;广东溢多利生物科技股份有限公司,广东珠海519060;广东溢多利生物科技股份有限公司,广东珠海519060【正文语种】中文【中图分类】TQ352.79;TQ423.9表面活性剂是一类即使在很低浓度时也能显著降低表（界）面张力的物质。
随着表面活性剂新品种的不断问世，已被广泛用于光电子、消防、纺织印染、纸张皮革处理、胶片、环保、石油开采、农药、高档涂料、合成树脂、燃料添加剂等领域，社会需求量也在不断增加。
吸附剂及其研究现状
待于进一步研究，但由于其具有操作方便且效率高，能耗低，处理
对象所受局限性较小，若处理工艺完善，可避免二次污染等优点， 是一种发展潜力较大的方法。
• 中科院山西煤化所在活性炭上担载金属制备出双功能吸附--催化剂，使得所
吸附的有机物在较低温度下便能被氧化分解，且氧化速率显著加快。活性炭 吸附--原位催化芳香化合物不仅使有机物的去除耗能较少，而且还可以有效 的减少活性炭在高温时的烧蚀和异地氧化时频繁装卸造成的损耗，有望在该 领域成为一种经济有效的再生散在水介质中，在较温和的条件下就具有较高的反应性能，可以用比
较简单的方法将其改性和转化；淀粉还极易被酸或酶部分或全部水解成低聚 糖或单糖，这些水解产物又可进一步衍生成更多的有机化合物。 而且淀粉资 源丰富、 价格低廉，因此世界各国都十分重视对淀粉的研究、开发和利用。 淀粉衍生物在水处理中的应用主要是作为重金属离子、CrO42-以及酚类物质的 吸附剂，此外还可作为染料废液处理剂。
4 、改性纤维素类吸附剂
•
纤维素是地球上最丰富的、可以恢复的天然资源， 具有价廉、 可降解并对环境不产生污染等优点，纤维 素的化学改性研究大致可归结为三个主要方向： （1）利用一般酯化和醚化的方法； （2）利用有机化学改性的方法； （3）利用接枝共聚的方法。 目前改性纤维素类吸附剂主要用于去除水体中的 Cu2+、Mn2+、 Co2+、 Fe3+、 Pb2+、 Hg2+、 Cd2+等重金属 离子以及印染废液中的直接染料、酸性染料等阴离子型染料，并均取得很好地处理效果，而且容易脱附再 生。 但是，纤维素吸附剂多为粉状或微粒状，孔结构不理想，限制了其使用。而球形纤维素吸附剂不仅具有疏 松和亲水性网络结构的基体，可以控制孔度、粒度，并具有比表面积大、通透性好和水力学性能好等优点， 易于处理并适合柱上操作，已引起了国内外很多科研工作者的兴趣。
纤维素基离子吸附材料的研究进展_张莹
能力比活性炭提高了约 315倍。
林松柏等 [ 15] 将羧甲基纤维素 ( CM C ) 与丙烯
酸 ( AA ) 和丙烯酰胺 ( AM )进行接枝反应, 并研究
了其对 Cu2+ 的吸附性能。实验结果表明, 在浓度
为 10mmo l /L 的铜离子溶液中, CMC-g-P ( AA- co-
AM )材料的吸附容量为 20130mm o l/ g, 且再 生 3
13mm o l/ L 时, 改性后的 树脂能较好的对金属离
子进行吸附, 且对 Pb2+ 的选择性较好。
D avidW illiam 等 [ 17 ] 以纤维素为原料, 先后与
甲基丙烯酸缩水甘油酯和咪唑进行接枝反应, 制
备出 两 性 纤 维 素 材 料 ( ce l-l g-GMA- im idazo le )。
M unusam y等 [ 7 ] 以柠檬皮 纤维素为 原料, 经 碱化后 再 用 草 酸 进 行 改 性, 改 性 后 的 纤 维 对 Cu2 + 、Pb2+ 、Zn2+ 、N i2 + 、Cd2+ 等离子都具有较高 的吸附能力, 尤其是对 Cu2 + 和 N i2+ 离子有很好 的去除能力, 吸附容量 分别达到 344183mg / g和 285171m g / g。
N ada 等 [ 3, 4] 用氯磺酸对甘蔗渣、木材等农业 废弃物进行改性, 制备了含有较高吸附能力的磺 酸基团的阳离子 吸附材料。此外, Nada 还用三 氯氧磷处理甘蔗渣、木材、玉米秸秆等农业废弃 物, 制备了含有较高吸附能力的磷酸基团的阳离 子吸附材料, 可以较好地吸附 Cd2+ 、Pb2 + 、Cu2+ 、 Co2 + 、C r3+ 、N i2+ 等离子。
羟乙基纤维素钠
羟乙基纤维素钠
羟乙基纤维素钠，又称为羟乙基纤维素钠盐，是一种水溶性高分子化合物。
它是由离子交换反应得到的碱性纤维素衍生物，可以作为吸附剂、稳定剂和增稠剂等用于食品、药品、化妆品和其他工业应用。
羟乙基纤维素钠作为一种食品添加剂，可以用于提高食品质量和保质期。
它可以增加食品的黏度和稠度，使食品更加美味和口感更佳。
它还可以用于制备冰淇淋、奶油、果酱、果汁和饮料等。
在药品制造过程中，羟乙基纤维素钠常用于制备片剂、胶囊和注射剂等。
它可以作为一种稳定剂，使药物保持稳定性，并且可以改善药物的生物利用度。
在化妆品制造中，羟乙基纤维素钠可以作为一种增稠剂，用于制备化妆品和个人护理产品。
它可以提高产品的质量和稳定性，并且可以改善产品的外观和口感。
总之，羟乙基纤维素钠是一种用途广泛的高分子化合物，具有良好的增稠、稳定和吸附等性质。
它被广泛用于食品、药品、化妆品和其他工业应用，为我们的生活带来了很多便利和好处。
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
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
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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──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1000亿吨以上.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β-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(NaIO4)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-1HCl可以脱附掉94%的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(Ⅲ)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%时,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──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.。