【摘要】：當今社會科學技術(shù)的進步離不開工業(yè)的發(fā)展,但工業(yè)迅猛發(fā)展的同時也導致了自然生態(tài)環(huán)境的失衡,其中廢棄重金屬由于自身難以降解的特性對環(huán)境污染尤甚。木質(zhì)素磺酸鹽是造紙工業(yè)中的廢棄物,來源廣、產(chǎn)量大、價格低、還可再生。利用木質(zhì)素磺酸鈉吸附冶金污泥中的重金屬離子,具有以廢治廢、資源再利用和保護環(huán)境的現(xiàn)實意義。本文利用木質(zhì)素磺酸鈉,合成和表征了兩種木質(zhì)素磺酸鈉的吸附材料,分別為改性木質(zhì)素磺酸鈉和殼聚糖-木質(zhì)素磺酸鈉水凝膠,并考察了對這兩種吸附劑的吸附性能。此外,還從微觀尺度建立了木質(zhì)素磺酸鈉吸附鉛離子的分子模型,對木質(zhì)素磺酸鈉與鉛離子的吸附機理進行了探討。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:1.采用了氧化和磺化的化學改性方法,成功制備了改性木質(zhì)素磺酸鈉。研究了不同因素下(如初始濃度、pH、溫度、吸附時間)改性木質(zhì)素磺酸鈉的吸附性能。實驗結(jié)果表明:改性的木質(zhì)素磺酸鈉對鉛、鎘離子的吸附飽和量均會受到pH、吸附時間和初始濃度三個因素的影響,但受溫度的影響不大。通過擬合的動力學相關(guān)系數(shù)R~2可知改性木質(zhì)素磺酸鈉對鉛、鎘離子的靜態(tài)吸附過程均能較好的符合準一級動力學模型,且吸附過程與Langmuir等溫吸附模型擬合更佳。2.制備了以木質(zhì)素磺酸鈉、殼聚糖為原料的高分子水凝膠。通過對該水凝膠SEM表征顯示,水凝膠的表面局部有尺寸大小不等的空隙存在;采用氮氣吸附法測得水凝膠的平均孔徑為9.8 nm、比表面積為0.2678 m~2/g、孔容為0.00014cm~3/g,屬于介孔水凝膠。研究了不同因素下(初始濃度、pH值、溫度、吸附時間)木質(zhì)素磺酸鈉水凝膠對鉛離子的吸附性能。實驗結(jié)果表明:當pH等于5時,此水凝膠對鉛離子鉛離子的吸附量達到最大;隨著溫度的升高變化不明顯;在鉛離子濃度為400 mg/L內(nèi),隨著初始濃度的變大而吸附量增大。動力學研究結(jié)果表明,木質(zhì)素磺酸鈉水凝膠對鉛離子的靜態(tài)吸附過程滿足準二級動力學模型,吸附過程與Langmuir等溫吸附模型擬合更好。3.通過實驗與密度泛函理論計算相結(jié)合的方法,從分子微觀尺度上揭示了木質(zhì)素磺酸鈉吸附鉛離子的本質(zhì)。建立了木質(zhì)素磺酸鈉模型,并在此模型下,利用密度泛函方法,在B3LYP/6-311G(d,p)水平下優(yōu)化了木質(zhì)素磺酸鈉及吸附鉛離子后的結(jié)構(gòu);通過表面靜電勢分析,發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素磺酸鈉模型中,磺酸基、苯環(huán)上羥基、甲氧基均為吸附活性位點;但通過電荷分解分析、分子占據(jù)軌道分析以及相互作用能比較,磺酸基吸附鉛離子更穩(wěn)定;這與吸附實驗磺化改性木質(zhì)素比氧化改性木質(zhì)素對鉛離子有更大的吸附量的結(jié)果相一致,說明在木質(zhì)素吸附鉛離子過程中,通過改性增加磺酸基將更有利于吸附。
【圖文】：

概述擁有三維[11]。木質(zhì)材的機械木質(zhì)素是最高，但會上升[13鄰的細胞維立體、無質(zhì)素是使纖械強度、抵是不均勻的但是在細胞3]。木質(zhì)素胞被其粘結(jié)無定型結(jié)構(gòu)纖維素纖維抵御多種微的分布于植胞內(nèi)部含量素是植物細結(jié)在一處，構(gòu)的天然維之間粘微生物的侵植物結(jié)構(gòu)量又會減細胞壁和如圖 1.1高分子聚粘結(jié)和加固侵擾、維中：一般小的，在胞間層細所示[14]。聚合物固的物維持木般而言在次生細胞間

圖 1.2 木質(zhì)素單元結(jié)構(gòu)圖Fig 1.2 Lignin unit structure木質(zhì)素分子是具有多樣性的活性基團和化學鍵的，，不同種類的、不提取方法的木質(zhì)素，其含量和分布雖千差萬別，但其中也不乏具有代性的官能團，比如：（1）甲氧基（-OCH3）甲氧基在木質(zhì)素分子中是最具代表性的。不同種類木質(zhì)素的甲氧基量差異明顯，特別是闊葉樹木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)單元中含有紫丁香基和愈創(chuàng)基兩種結(jié)構(gòu)單元，所以闊葉樹木質(zhì)素的甲氧基數(shù)量針葉樹木質(zhì)素多很[17]。雖然一般條件下甲氧基在木質(zhì)素分子中穩(wěn)定性比較好不會發(fā)生變，但是如果木質(zhì)素在高溫的條件下也可能因為甲氧基鍵斷裂而轉(zhuǎn)變成醇。
【學位授予單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X756;TQ427.26

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本文編號：2651996