磁性木质素磺酸基吸附材料的制备与性能研究

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为解决传统水处理用木质素基吸附材料中存在的回收过程繁琐、改性工艺复杂且制备过程不环保等问题,本论文以木质素磺酸钠为原料,采用磁性负载技术制备了磁性木质素磺酸钠(Magnetic lignosulfonate,MLS)吸附材料;通过调节反应水的p H值,实现其反应水的循环利用;对其进行复合改性,制备了三种MLS复合吸附材料;并对吸附材料吸附Cr(Ⅵ)、罗丹明B和刚果红的行为和机理进行探究。主要研究结论如下:(1)采用超声辅助原位合成法,一步制得磁性木质素磺酸钠(MLS)吸附材料;MLS含有羟基和磺酸根基团,饱和磁化强度为43.98 emu/g;准二级吸附动力学模型适合用来对Cr(Ⅵ)和罗丹明B在MLS上的吸附过程进行拟合,主要为化学吸附;Langmuir模型的拟合结果表明MLS对Cr(Ⅵ)和罗丹明B的饱和吸附量为57.14和22.47 mg/g。(2)提出了循环利用反应水溶液制备MLS的绿色生产模式;用H2SO4对反应水溶液进行再生,木质素磺酸钠补充量为第一次所用质量的60%时,在五个反应水循环中,制备的MLS对Cr(Ⅵ)和罗丹明B的吸附量和其饱和磁化强度的变化分别不超过3%,8%和4%,表明采用该绿色生产模式能够制备出性能稳定的MLS。(3)将壳聚糖(Chitosan,Cs)与MLS交联,获得Cs/MLS复合吸附材料;Cs/MLS含有羟基、磺酸根和氨基等官能团,饱和磁化强度为52.67 emu/g;准二级吸附动力学模型适合对Cr(Ⅵ)、罗丹明B和刚果红在Cs/MLS上的吸附过程进行拟合,说明其主要为化学吸附;Langmuir模型的拟合结果表明Cs/MLS对Cr(Ⅵ)、罗丹明B和刚果红的饱和吸附量依次为61.35、34.48和53.19 mg/g。(4)将MLS负载于叶粉(Leave powder,LP)上,制得LP/MLS复合吸附材料;LP/MLS中含有羟基、羧基、磺酸根、氨基等多种活性官能团,饱和磁化强度为53.70emu/g;准二级吸附动力学模型适合用来对Cr(Ⅵ)、罗丹明B和刚果红在LP/MLS上的吸附过程进行拟合,其主要受控于化学作用;Langmuir模型的拟合结果表明LP/MLS对Cr(Ⅵ)、罗丹明B和刚果红的饱和吸附量依次为45.66、57.80和53.76mg/g。(5)用丝素蛋白(Silk fiber,SF)对MLS进行粘结,制得SF/MLS复合吸附材料;SF/MLS含有羟基、磺酸根、羧基和氨基等官能团,饱和磁化强度为56.25 emu/g;其对Cr(Ⅵ)、罗丹明B和刚果红的吸附过程符合准二级吸附动力学模型,主要受控于化学吸附作用;Langmuir模型的拟合结果表明SF/MLS对Cr(Ⅵ)、罗丹明B和刚果红的饱和吸附量依次为58.48、34.72和33.56 mg/g。
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