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载氨基纤维素吸附材料的制备及吸附性能研究

摘要

重金属离子作为水体中常见的污染物，具有易富集、不可降解等特点。吸附法是常

见的一种去除重金属离子的方法，其处理方法简单，去除效率高，但因吸附材料制备繁

琐，成本高，回收利用困难，其应用受到了限制。纤维素是一种天然高分子聚合物材料，

其化学稳定性高、成本低廉、可降解无毒害，且纤维素分子上含有多个羟基，便于改性

处理，是制备吸附材料的良好基体材料。本研究中，选用卷烟厂废纸与纤维素纳米纤维

CE

（）这两种富含纤维素的材料作为吸附材料改性基体，通过高碘酸钠对纤维素的定向

氧化作用，将纤维素分子上的仲羟基转变为醛基，再经过氨基与醛基之间的SchiffBase

反应，将富含伯氨基与仲氨基的聚乙烯亚胺分子接枝到氧化纤维素分子之上，制得载氨

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基纸（）与载氨基纤维素纳米纤维（）。通过氨基基团与重金属离子之间的螯合

作用，达到去除水中重金属离子的目的。

1FT-IRXPS

（）纸纤维吸附材料的制备与对重金属离子吸附性能的测试：采用、、

SEM等表征方式证明纸吸附材料制备成功。对纸吸附材料受制备过程中的影响因素进

pH

行探讨，得到纸吸附材料的最佳制备条件。探索了吸附处理过程中值、吸附剂添加

量、无机盐溶质以及二元重金属离子体系对吸附材料吸附性能的影响，发现对Cu(Ⅱ)、

Pb(Ⅱ)pH5.54.5

可获得最佳吸附性能的值为、，无机盐对重金属离子的盐促效应大小为

NaClMgClNaSO，二元重金属离子体系中Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)相比于Cd(Ⅱ)容易被吸附。

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纸吸附材料对重金属离子的吸附过程满足准二级动力学模型与Langmuir等温吸附模型，

LangmuirCu(Ⅱ)Pb(Ⅱ)Cd(Ⅱ)251.62

是单层吸附过程，等温吸附模型对、、的最大吸附量为

mg/g268.62mg/g73.24mg/g4-

、、。讨论了吸附材料的重复利用性能，发现在次吸附解

吸附循环后，纸吸附材料的仍保持70%以上的吸附容量。

2

（）纤维素纳米纤维吸附材料的制备与对重金属离子吸附性能的测试：在本研究

中，首先对纳米纤维制备过程进行优化。探索了纺丝液溶质比例对纳米纤维形貌结构的

影响，发现电纺液溶质的总质量浓度为21%时可获得尺寸较为均匀的纳米纤维。醋酸纤

维素与聚乙烯吡咯烷酮质量比为17:4时制备的复合纳米纤维更贴合纳米尺寸，且经过

2

水浴与水解后所得的纤维素纳米纤维比表面积达到5.80m/g。对纳米纤维吸附材料制备

过程中的影响因素进行探讨，并总结出最佳制备条件。探索了影响吸附过程的因素，纳

米纤维吸附材料对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附过程符合准二级动力学模型与Langmuir

4-Cu(Ⅱ)Pb(Ⅱ)Cd(Ⅱ)

等温吸附模型，纳米纤维吸附材料经次吸附解吸附循环后，对、、

哈尔滨工程大学硕士学位论文

的吸附量仍可达73.21mg/g、