陽(yáng)離子木屑纖維素吸附劑的制備及其吸附性能與應(yīng)用研究.pdf

1、本論文選擇季胺基作為功能基，以3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨(CTA)為醚化劑，對(duì)木屑纖維素進(jìn)行了化學(xué)改性，成功制備出季胺化陽(yáng)離子木屑纖維素吸附劑。
　　 通過(guò)紅外光譜、比表面孔徑測(cè)定儀、掃描電鏡等分析手段對(duì)所改性的木屑纖維素進(jìn)行了理化結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明，改性前后物理結(jié)構(gòu)及形態(tài)發(fā)生了一定的變化，去掉了附著在纖維表面上的雜質(zhì)，改性木屑的纖維素結(jié)構(gòu)的有序度得到了提高，纖維素內(nèi)部沿縱向形成了明顯的空心狀，改性后比表面積略有降低。木屑改

2、性前后化學(xué)結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生大的改變，沒(méi)有造成木屑纖維結(jié)構(gòu)大的破壞，改性木屑在1380 cm-1處有強(qiáng)吸收峰，為C-N鍵的特征振動(dòng)，說(shuō)明功能基已經(jīng)引入到木屑纖維素骨架上。
　　 通過(guò)對(duì)水溶液中苯酚和2，4-二氯苯酚吸附性能的研究，季胺化陽(yáng)離子木屑纖維素吸附劑對(duì)苯酚和2，4-DCP的吸附容量較未改性前的木屑有所提高，當(dāng)溫度為293 K，C0=20 mg·L-1時(shí)，改性木屑纖維素對(duì)苯酚和2，4-DCP的吸附容量分別為2.6 mg·g-1、

3、0.681 mg·g-1，其吸附效果是改性木屑表面季胺基團(tuán)和改性木屑纖維素骨架共同作用的結(jié)果，同時(shí)與吸附質(zhì)苯酚和2，4-DCP的理化性質(zhì)密切相關(guān)；改性木屑對(duì)苯酚和2，4-DCP的吸附等溫線均符合Langmuir和Freundlich兩種吸附等溫模式，但對(duì)Freundlich吸附等溫式的符合程度更好，說(shuō)明了改性木屑對(duì)苯酚和2，4-DCP的吸附介于單分子層和多分子層之間。
　　 研究表明，苯酚更易于被改性木屑纖維素所吸附，在水溶液中

4、，相反電性離子之間的作用力并不是影響吸附效果的唯一因素，木屑的比表面積和微孔結(jié)構(gòu)等因素也起著重要的作用，木屑纖維素的吸附能力是季胺基和木屑纖維素骨架結(jié)構(gòu)共同作用、協(xié)同生效的結(jié)果。
　　 pH值對(duì)苯酚和2，4-二氯苯酚吸附效果影響較大，苯酚在pH為8.0的弱堿性條件下吸附效率較高：2，4-二氯苯酚在pH為6.0的弱酸性條件下吸附效率較高，這也證明了陽(yáng)離子木屑纖維素吸附劑對(duì)酚類化合物的吸附是由于相反電性離子之間的作用力引起的。

5、>　　 吸附熱力學(xué)研究表明，苯酚和2，4-二氯苯酚在改性木屑上的吸附焓變均為負(fù)值，并且其絕對(duì)值均小于40 kJ·mol-1，表明吸附均為焓推動(dòng)的放熱物理過(guò)程，這與吸附等溫線的結(jié)果是一致的，吸附主要是依靠相反電性離子之間的作用力來(lái)實(shí)現(xiàn)吸附分離功能的。改性木屑對(duì)苯酚和2，4-DCP的吸附是自發(fā)的放熱過(guò)程，這也是吸附驅(qū)動(dòng)力和吸附優(yōu)惠性的體現(xiàn)。改性木屑對(duì)水溶液中苯酚和2，4-DCP的吸附，降低了水溶液體系的混亂度，使整個(gè)水溶液體系的有序性得到

6、增強(qiáng)。
　　 吸附動(dòng)力學(xué)研究表明，改性木屑對(duì)水溶液中苯酚和2，4-DCP的吸附過(guò)程主要符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，改性木屑吸附水溶液中的2，4-DCP所需活化能和吸附熱較小，屬于物理吸附；雙組分競(jìng)爭(zhēng)吸附研究結(jié)果表明，改性木屑對(duì)2，4-DCP的吸附比單寧酸具有較強(qiáng)的親合力，適合于選擇性吸附分子量較小的酚類化合物。
　　 此外，用雙氧水或純硝酸氧化的方法制備了新型吸附樹(shù)脂XR-01和XR-02，氧化后樹(shù)脂的含氧官能團(tuán)含量提高，XR

7、-02的酸性基團(tuán)總含量比XR-01多。經(jīng)氧化后的XR-01和XR-02樹(shù)脂，對(duì)水溶液中2，4-二氯苯酚的吸附過(guò)程存在不可逆化學(xué)吸附作用，吸附等溫線都能用Langmuir和Freundlich等溫吸附方程較好地?cái)M合。
　　 應(yīng)用改性木屑纖維素對(duì)污水中2，4-DCP進(jìn)行吸附，吸附率可達(dá)97％左右；采用吸附組合工藝對(duì)氟苯廢水進(jìn)行處理，吸附效果良好，苯酚回收率達(dá)93％，按照年產(chǎn)生7500噸氟苯生產(chǎn)廢水計(jì)算，每年回收苯酚的經(jīng)濟(jì)收益可達(dá)14