【摘要】：可溶性有機(jī)染料是水污染物的重要組成部分,隨著印染工業(yè)的快速發(fā)展,大量有機(jī)染料的排放嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境與人類健康。工業(yè)木質(zhì)素作為造紙工業(yè)的副產(chǎn)品,年產(chǎn)量巨大,具有優(yōu)良的化學(xué)性質(zhì)。將工業(yè)木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為染料廢水吸附劑,不僅可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)木質(zhì)素的高附加值利用,同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)對染料污染的治理。為了使合成的木質(zhì)素吸附劑具有較高的染料吸附量和高效的分離性能,本研究運(yùn)用一種改良的共沉淀合成方法,將木質(zhì)素及胺基木質(zhì)素修飾于Fe_3O_4納米顆粒表面,制備得到了木質(zhì)素及胺基木質(zhì)素修飾的磁性納米顆粒(lignin and lignin amine modified magnetic nanoparticles,LMNPs與LAMNPs)。通過SEM,XRD,FT-IR,XRD,TGA,VSM等表征手段,得到了納米吸附劑的化學(xué)組成、物理形貌、熱穩(wěn)定性以及磁學(xué)性能等重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,LMNPs適合在堿性條件下對陽離子染料亞甲基藍(lán)(MB)進(jìn)行吸附,MB的吸附去除率可達(dá)90%以上;LAMNPs適合在酸性條件下對陰離子染料酸性紅73(AS-GR)進(jìn)行吸附,AS-GR的吸附去除率可達(dá)95%以上。同時(shí),根據(jù)二者對染料吸附表現(xiàn)出的pH敏感性,選擇相反的酸堿條件實(shí)現(xiàn)了對吸附染料的脫附以及吸附劑的回收,脫附率分別為50.02%與92.28%。對吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行模型擬合,結(jié)果表明吸附過程均符合Langmuir吸附等溫式,且根據(jù)模型參數(shù),得到LMNPs對MB的最大吸附量為211.42mg/g,LAMNPs對AS-GR的最大吸附量為176.49mg/g;且二者的吸附動(dòng)力學(xué)過程適用準(zhǔn)二級動(dòng)力學(xué)模型。研究結(jié)果表明LMNPs與LAMNPs對染料的吸附過程具有吸附量大、分離高效、可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn),具有作為染料廢水吸附劑的應(yīng)用前景。
【圖文】：

過分離所得[32]。的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)子結(jié)構(gòu)不同于具有高度規(guī)整和重復(fù)結(jié)構(gòu)基元的纖維非常復(fù)雜，至今科研工作者尚未確切闡明木質(zhì)素的致力于對天然木質(zhì)素和人工合成木質(zhì)素分子模型物詳細(xì)的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)信息[33-34]。木質(zhì)素結(jié)構(gòu)研究困難的重復(fù)單元，且與纖維素和半纖維素粘結(jié)，難以分素。大量研究結(jié)果表明，木質(zhì)素是由三種苯丙烷單網(wǎng)狀聚合物。這三種結(jié)構(gòu)基元如圖 1-1 所示，分柏醇（coniferyl）和芥子醇（sinapyl）。通過三者之芳香基團(tuán)可用圖 1-1 中簡稱為 H,G,S 的三種結(jié)構(gòu)表-hydroxyphenyl）、愈創(chuàng)木基（G,guaiacyl）和紫丁香聚合形成的可能的木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)模型如圖 1-2 所

圖 1-2 可能的木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)Figure 1-2 Possible structure of lignin macromolecule根據(jù)不同工業(yè)木質(zhì)素的制備方法，所得到的木質(zhì)素產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上也存在較大差異。堿木質(zhì)素主要官能團(tuán)酚羥基、醇羥基、羧基和醚鍵等，其中化學(xué)性質(zhì)活潑的為酚羥基與羧基。Butler 等[36]首次提出利用非水相電位滴定法測定木質(zhì)素中酚羥基與羧基含量，測定結(jié)果表明隨著木質(zhì)素原料來源不同，酚羥基的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 2%-8%左右。后續(xù)研究中，研究者根據(jù)木質(zhì)素化學(xué)性質(zhì)，提出運(yùn)用水相電位滴定法測定酚羥基與羧基含量，結(jié)果表明隨著木質(zhì)素來源不同，酚羥基質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 2%-12%左右[37]，，而羧基含量在 4%-8%[38-39]。對于硫酸鹽木質(zhì)素來說，硫化反應(yīng)的發(fā)生使得硫酸鹽木質(zhì)素中除了 C、H、O 外還含有 S 元素。薛菁雯等[40]測定出松木硫酸鹽木質(zhì)素中酚羥基和羧基含量與草類堿木質(zhì)素相近，而高于楊木。而木質(zhì)素磺酸鹽中除具備原本木質(zhì)素官能團(tuán)外，還具有磺酸基。由于制漿過程中木質(zhì)素部分酚羥基發(fā)生了磺化反應(yīng)，使得所得產(chǎn)品中酚羥基百分?jǐn)?shù)下降而磺酸基含量較多[41]。與此同時(shí)，木質(zhì)素磺酸鹽中羧基含量也高于堿木質(zhì)素[42]。大量的親
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X703;TB383.1;O647.33

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本文編號：2612818