【摘要】：以乙酸木質(zhì)素為原料,通過定向化學(xué)修飾(酯化反應(yīng)和點(diǎn)擊反應(yīng))制備多酚型、希夫堿型和半胱氨酸型木質(zhì)素基離子吸附材料。分別表征了三種離子吸附材料的分子結(jié)構(gòu)與形貌特征,分析了吸附環(huán)境因素對材料的重金屬離子吸附性能的影響,探究了吸附材料結(jié)構(gòu)與吸附機(jī)理/吸附選擇性能的內(nèi)在關(guān)系。1.多酚型木質(zhì)素基吸附材料(GLA)的制備及其Pb(II)吸附選擇性研究以乙酸木質(zhì)素為基體,接枝含多酚結(jié)構(gòu)的沒食子酸吸附單元,制備多酚型木質(zhì)素基吸附材料(GLA),研究對Pb(II)的吸附性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)GLA的最佳吸附條件為:溶液pH值6.0,Pb(II)初始濃度300 mg/L和吸附時間120 min;(2)GLA對Pb(II)的吸附量為103.69 mg/g,且在多種金屬離子共存條件下對Pb(II)具有良好的吸附選擇性(選擇因子k=1.890);(3)GLA對Pb(II)的吸附過程符合Langmuir等溫吸附模型,屬于單分子層吸附;吸附動力學(xué)符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程,即以化學(xué)吸附為主;吸附過程中的吉布斯自由能(ΔG)為負(fù)值,焓變(ΔH)與熵變(ΔS)均為正值,表明該過程是自發(fā)進(jìn)行的吸熱熵增過程;(4)紅外光譜分析表明,GLA對Pb(II)的吸附作用以化學(xué)螯合形式為主。2.希夫堿型木質(zhì)素基吸附材料(SLA)的制備及其Pb(II)和Cu(II)吸附選擇性研究以乙酸木質(zhì)素為基體,利用醛基-胺基點(diǎn)擊反應(yīng)接枝希夫堿結(jié)構(gòu)單元,制備希夫堿型木質(zhì)素基離子吸附材料(SLA),研究對Pb(II)和Cu(II)的吸附性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)胺化木質(zhì)素的最佳制備條件為反應(yīng)溫度80℃、反應(yīng)時間4 h、木質(zhì)素:HCHO:DETA質(zhì)量比為3:1.2:1.5,SLA的最佳合成反應(yīng)時間為12 h;(2)SLA的最佳吸附條件為:溶液pH值5.0,SLA對Pb(II)和Cu(II)的吸附劑量分別為2.0 g/L和1.0 g/L,初始濃度分別為200mg/L和250 mg/L,吸附時間分別為120 min和60 min;(3)SLA對Pb(II)和Cu(II)的最大吸附量分別為70.45 mg/g和61.34 mg/g,在多種金屬離子共存條件下中,SLA對Pb(II)和Cu(II)具有較好的吸附選擇性;(4)SLA對Pb(II)的吸附符合Langmuir等溫吸附模型,屬于單分子層吸附,SLA對Cu(II)的吸附過程既符合Langmuir等溫模型又符合Freundlich等溫模型,這與吸附材料SLA的結(jié)構(gòu)及Cu(II)的離子理化性質(zhì)有關(guān);Pb(II)和Cu(II)的吸附動力學(xué)過程均符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程,即以化學(xué)吸附為主;吸附過程中的ΔG均為負(fù)值,ΔH與ΔS均為正值,表明均為自發(fā)進(jìn)行的吸熱熵增過程;(5)紅外光譜分析表明,SLA通過活性胺基與羥基與Pb(II)和Cu(II)發(fā)生電子共享或轉(zhuǎn)移的吸附作用,同時還與Cu(II)發(fā)生螯合作用形成配位化合物。3.半胱氨酸型木質(zhì)素基吸附材料的制備及其Cu(II)和Pb(II)的吸附性能研究以乙酸木質(zhì)素為基體,利用巰基-烯基點(diǎn)擊反應(yīng)接枝含半胱氨酸結(jié)構(gòu)的吸附單元,制備半胱氨酸型木質(zhì)素基吸附材料(NLA),研究對Cu(II)和Pb(II)的吸附性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)烯基木質(zhì)素(AL)和NLA的最佳合成反應(yīng)時間分別為12 h和2 h。(2)NLA的最佳吸附條件為:溶液pH值6.0,NLA對Cu(II)和Pb(II)的吸附劑量分別為2.0 g/L和1.5 g/L,初始濃度均為150 mg/L,吸附時間分別為120 min和60 min;(3)NLA對Cu(II)和Pb(II)的吸附量可分別達(dá)到68.53 mg/g和57.89 mg/g,對Cu(II)和Pb(II)具有良好吸附選擇性和再生使用性能;(4)NLA對Cu(II)和Pb(II)的吸附均符合Langmuir等溫吸附模型,屬于單分子層吸附;吸附動力學(xué)過程均符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程,即限速步驟為化學(xué)吸附;吸附過程中的ΔG、ΔH和ΔS均為負(fù)值,表明均為自發(fā)的放熱熵減過程;(5)紅外光譜和X射線光電子能譜分析發(fā)現(xiàn),NLA吸附機(jī)理主要通過O、N和S的孤對電子與Cu(II)和Pb(II)發(fā)生配位作用和羧基的靜電吸附作用。
【圖文】：

圖 1-1 4 種銀離子印跡聚合物結(jié)構(gòu)模型（a）對 Ag(I) 的吸附過程（b） Structure models of four Ag ions imprinted polymers(a);adsorption processes on降解生物質(zhì)基吸附材料、殼聚糖、農(nóng)林廢棄物等可再生生物質(zhì)資源數(shù)量巨大，具有原料解等優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)成天然生物質(zhì)基可降解吸附材料可實(shí)現(xiàn)廢棄資源再性、材料復(fù)合等方法制備吸附性能更為優(yōu)異的生物質(zhì)基重金屬離善生物質(zhì)基重金屬離子吸附材料的吸附性能。維素

銀離子印跡聚合物結(jié)構(gòu)模型（a）對 Ag(I) 的吸附els of four Ag ions imprinted polymers(a);adsorptio基吸附材料農(nóng)林廢棄物等可再生生物質(zhì)資源數(shù)量巨大開發(fā)成天然生物質(zhì)基可降解吸附材料可實(shí)現(xiàn)合等方法制備吸附性能更為優(yōu)異的生物質(zhì)重金屬離子吸附材料的吸附性能。
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O647.3

【參考文獻(xiàn)】

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2 蘇文鵬;楊益琴;蔣玲玉;周浩;周永紅;;杉木樹皮吸附重金屬離子性能和動力學(xué)研究[J];林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè);2014年04期

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本文編號：2518896