發(fā)布時間：2020-07-23 14:13

【摘要】：近年來,現(xiàn)代城市化的步伐不斷加快,隨之產(chǎn)生的環(huán)境問題使人類付出了巨大的代價,尤其是水污染問題變得越來越突出。其中,重金屬污染是對人類日常生活威脅最大的水污染之一。重金屬的特點包括毒性大、容易富集于動植物體內(nèi)、不易被降解等,經(jīng)過擴散、轉(zhuǎn)移后能通過食物鏈慢慢積累進人體,往往導致人體健康受到毀滅性傷害。因此,重金屬污染問題目前已經(jīng)成為環(huán)境保護的突出問題。生物吸附法解決重金屬污染具有吸附效果好、實施成本低、選擇性高等優(yōu)點,具有廣闊的應用前景。本論文以我國常見的農(nóng)林廢棄物柚皮為原料,利用化學分離方法提取其中所含有的纖維素,研究NaOH濃度、H_2O_2濃度、反應溫度、反應時間等提取條件對纖維素含量的影響,并采用響應面分析法(RSM法)在單因素實驗結(jié)果的基礎上設計17組實驗方案,利用回歸方程分析得到最佳提取工藝,并通過SEM、FT-IR、XRD等分析手段對柚皮纖維素的表面形態(tài)、官能團以及結(jié)晶度進行表征分析。由單因素實驗結(jié)果可知,在NaOH濃度、反應溫度、H_2O_2濃度、反應時間分別為8%、30℃、8%、120min的實驗條件下,纖維素含量達到最高;響應面法分析得到的柚皮纖維素最佳提取工藝為NaOH濃度8%,反應溫度34℃,反應時間124min,驗證實驗結(jié)果為62.06%。FT-IR和XRD分析從柚皮纖維素的官能團、結(jié)構(gòu)、晶型等角度,進一步定性了被檢測物主要含有纖維素。由SEM的分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),柚皮纖維素的長鏈沒有遭到破壞,且表面較為光滑,形狀變化不顯著。隨后將柚皮纖維素酸解制備得到柚皮微晶纖維素,再采用ATRP法在其表面接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)單體,并通過開環(huán)聚合引入氨基,研究接枝時間和氨化時間分別對接枝率和Cu(Ⅱ)吸附量的影響,并通過SEM、FT-IR、XPS等分析手段進行表征。結(jié)果表明:以氨化柚皮微晶纖維素對Cu(Ⅱ)的吸附量和GMA接枝到柚皮微晶纖維素表面的接枝率大小為依據(jù),得到最佳ATRP反應時間為2.5h,最佳氨化反應時間為64h。由SEM、FT-IR和XPS表征從柚皮微晶纖維素的表面形貌、官能團、元素、化學鍵等角度,進一步證明了利用ATRP法在其表面成功接枝了GMA單體,并成功引入了氨基,從而為Cu(Ⅱ)的吸附提供了大量位點。研究氨化柚皮微晶纖維素吸附劑分別對Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附動力學、吸附等溫線以及pH和ATRP反應時間對吸附量產(chǎn)生的影響。由上述實驗數(shù)據(jù)及處理可以得到以下結(jié)論:改性柚皮微晶纖維素對Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附平衡時間分別為7h和3h;氨化吸附劑對Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附過程與Langmuir模型(R~2=0.9934、0.9736)擬合之后結(jié)果更接近,最大吸附量分別為2.52mmol/g和1.46mmol/g,比目前文獻中報道的大多數(shù)吸附劑的吸附量都高。當溶液pH為2.5~3時,氨化吸附劑對Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)幾乎沒有吸附效果,隨后吸附量隨著pH的升高而快速增大,當pH大于5.5時,含有兩種重金屬離子的溶液會產(chǎn)生氫氧化物沉淀,最佳pH值為5~5.5。氨化吸附劑的吸附量隨著ATRP反應時間快速增加,并在2.5h時達到平衡。
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ424
【圖文】：

吸附劑的分類（1）無機吸附材料

7有效期長等優(yōu)點。圖1.2 纖維素分子鏈結(jié)構(gòu)式（3） 復合型吸附材料復合型吸附材料一般指的是兩種或兩種以上物理、化學性質(zhì)不同的材料采用化學合成等方式進行設計后復合而成的吸附材料。它可以根據(jù)實際生活中的需求和吸附對象的結(jié)構(gòu)性質(zhì)來進行多樣化的設計和合成，因此它相較于天然吸附材料而言可以有效地增加合成過程中的可控性、可設計性和可預期性，同時其擁有的優(yōu)異性能（比如：機械性能、熱穩(wěn)定性）也是其他單一材料所不可比擬的[30-31]。根據(jù)復合過程中基體材料選擇的差異可以將其分為三類，分別為有機/有機型，無機/有機型和無機/無機型[32]。其中，無機材料因為其來源廣泛且價格便宜，用來作為復合材料的基材有相當大的優(yōu)勢。高薇等[33]運用硫酸亞鐵-硝酸鉀氧化法成功制備得到一種復合吸附劑，由所得的實驗結(jié)果可知，該吸附劑具有很高的磁化率，隨著pH的逐漸升高，其對亞甲基藍的吸附效果不斷變得更加優(yōu)異。1.2.2 吸附劑結(jié)構(gòu)及吸附機理吸附作用是指當吸附劑與吸附質(zhì)在兩相相交的界面上剛接觸時就自發(fā)產(chǎn)生反應的現(xiàn)象

ATRP聚合機理示意圖

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 汪永彬;;原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)的研究進展[J];化學推進劑與高分子材料;2014年01期

2 蘇輝輝;肖舒;戴林;何靜;;ATRP法合成甲基丙烯酸羥丙酯[J];化學試劑;2012年09期

3 徐群娜;馬建中;鮑艷;;原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)制備聚合物刷的研究進展[J];材料導報;2010年11期

4 王媚;林文靜;黃海亮;張斯;;ATRP以及ATRP法制備嵌段共聚物研究進展綜述[J];化工技術(shù)與開發(fā);2010年09期

5 王曉麗;甘甜甜;張敏;侯信;姚康德;;ATRP法合成彈性蛋白接枝共聚物及其性能研究[J];高等學�；瘜W學報;2007年04期

6 楊偉;陸劍燕;楊成;劉曉亞;陳明清;;ATRP法合成大分子單體及其在微球制備中的應用[J];化工進展;2006年10期

7 李海峰;逄增波;王來來;;基于ATRP接枝改性木質(zhì)素的研究進展[J];高分子學報;2015年12期

8 劉春華;范保林;劉榛;;原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)在二氧化硅表面接枝中的應用[J];高分子通報;2009年04期

9 王文召;胡敏奇;邵立東;畢韻梅;;兩個ATRP大分子引發(fā)劑的合成與表征[J];云南化工;2009年02期

10 李娟;段明;方申文;張烈輝;;ATRP與點擊化學相結(jié)合制備環(huán)狀聚甲基丙烯酸甲酯[J];高等學�；瘜W學報;2007年06期

相關(guān)會議論文 前10條

1 肖錫峰;江小群;周雷激;;基于ATRP原理的聚苯乙烯微球表面聚合改性的研究[A];中國化學會第28屆學術(shù)年會第9分會場摘要集[C];2012年

2 逄行雷;傅英娟;秦夢華;;ATRP在纖維素及其衍生物接枝改性中的應用[A];山東造紙學會第七屆會員代表大會暨山東造紙學會2012年學術(shù)年會論文集[C];2012年

3 王瑩;于文志;楊柏;;液相ATRP法直接合成兩親性嵌段共聚物[A];2005年全國高分子學術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2005年

4 門永軍;王樂莉;劉正平;;在分子尺度利用ATRP法制備玉米淀粉接枝聚甲基丙烯酸甲酯[A];2011年全國高分子學術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2011年

5 吳極文;湯慧;武培怡;;扇形ATRP引發(fā)劑3,4,5-三(十二烷氧基)芐溴的合成[A];2009年全國高分子學術(shù)論文報告會論文摘要集（下冊）[C];2009年

6 李哲;安英麗;熊德安;鄒璐;馬如江;史林啟;;通過ATRP方法一步合成核交聯(lián)的聚合物膠束[A];中國化學會第26屆學術(shù)年會功能高分子科學前沿分會場論文集[C];2008年

7 王曉艷;唐勇;;雙齒VA唑啉/銅鹽體系催化的甲基丙烯酸酯的ATRP反應[A];中國化學會第30屆學術(shù)年會摘要集-第十分會：高分子[C];2016年

8 王曉艷;唐勇;孫秀麗;;新型配體的設計、制備及其在立體定向性ATRP中的應用[A];中國化學會2017全國高分子學術(shù)論文報告會摘要集——主題A：高分子化學（2）[C];2017年

9 張雙分;胡娜;倪忠斌;楊建中;陳明清;;ATRP法合成新型雙親性嵌段大分子單體[A];第六屆中國功能材料及其應用學術(shù)會議論文集（10）[C];2007年

10 彭錦雯;;硅表面引發(fā)ATRP接枝親水性聚合物刷的動力學研究[A];2007年全國高分子學術(shù)論文報告會論文摘要集（下冊）[C];2007年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 唐少雄;高分子合成工業(yè)第三次革命的先驅(qū)[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導報;2000年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 柏良久;“綠色”、高效的ATRP催化體系的構(gòu)建[D];蘇州大學;2013年

2 張洪文;ATRP方法合成幾種新型功能化聚合物的研究[D];吉林大學;2004年

3 夏雪偉;ATRP合成含金屬配合物端基及含二苯乙烯類側(cè)鏈的熒光聚合物研究[D];蘇州大學;2005年

4 熊玉兵;稀土催化劑在離子液體及反向ATRP中的應用研究[D];浙江大學;2006年

5 張開;水介質(zhì)中ATRP的研究及幾種功能性雜化材料的制備[D];吉林大學;2006年

6 李冬霜;利用酶促縮聚與ATRP相結(jié)合的方法合成嵌段共聚物[D];吉林大學;2006年

7 彭錦雯;原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）在多功能硅（100）表面改性材料制備中的應用[D];復旦大學;2005年

8 劉嘯天;酶促與ATRP方法結(jié)合制備新型功能聚合物的研究[D];吉林大學;2007年

9 沙柯;酶促聚合方法和ATRP方法結(jié)合制備新型功能嵌段共聚物及其自組裝行為研究[D];吉林大學;2007年

10 王迪;ATRP方法制備新型以卟啉為核的星型聚合物及其自組裝行為研究[D];吉林大學;2008年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 黃李曉研;ATRP法改性氮化硅納米粉體及其復合涂料的制備和性能研究[D];武漢理工大學;2018年

2 薛文濤;基于CuAAC和CRP構(gòu)建新型并發(fā)反應（聚合）的研究[D];蘇州大學;2018年

3 吳健;光誘導鐵鹽催化的ATRP體系的研究[D];蘇州大學;2018年

4 周劍;離子液體中ATRP合成聚合物分子量大小控制研究[D];河北科技大學;2018年

5 馬梁;無金屬光引發(fā)SI-ATRP方法制備無機-聚合物雜化材料及其吸附性能的研究[D];蘇州大學;2017年

6 李春艷;磁性石墨烯基分子瓶刷型吸附劑的制備及應用[D];西北大學;2018年

7 李鑫;基于ATRP技術(shù)的功能性納米纖維制備及其應用研究[D];安徽工程大學;2018年

8 賈紅瑞;上轉(zhuǎn)換納米材料的制備以及利用光驅(qū)動ATRP進行表面修飾[D];鄭州大學;2018年

9 喬莎莎;ATRP和點擊化學結(jié)合法制備兩親聚合物網(wǎng)絡[D];東華大學;2013年

10 徐建峰;ATRP法制備兩親共聚物網(wǎng)絡的研究[D];東華大學;2013年

本文編號：2767433