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用农产品废弃物制备纤维素强阳离子交换剂及其应用

解战峰  
【摘要】: 植物每年通过光合作用能产生出亿万吨的纤维素。由于其无毒、易得、可生物降解、不污染环境等特性,开发利用纤维素系列产品已成为科学研究的一个热点,越来越受到科学家们的关注。在农产品废弃物如稻壳、麦秆、甘蔗渣中含有大量的纤维素,近年来常被白白焚烧掉,这既造成资源浪费,又污染了环境。 为了充分利用资源,减少环境污染,我们以农产品废弃物如稻壳、麦秆、甘蔗渣中的纤维素为原料,制备强酸性刚离子交换剂,并用于重金属离子的吸附和废水的处理,取得了良好的效果。主要工作分为以下三个方面: 1 稻壳纤维素用环氧氯丙烷交联后,与3-氯-2羟基丙磺酸钠反应制备强酸性阳离子交换剂2-羟基-3-磺酸基丙基纤维素醚(HSPC)。对不同的制备方法进行了比较,选择最优的实验方法,并用正交实验方法对反应的条件进行了研究,筛选出最优条件,在最优条件下制得的阳离子交换剂的交换容量为0.510mmol·g~(-1)。测定了该阳离子交换基对铜离子的吸附性能。 2 稻壳纤维素在用环氧氯丙烷交联后,与浓硫酸反应制备强酸性阳离子交换剂纤维素硫酸单酯(CS)。讨论了反应条件对反应的影响。在最优条件下制得的纤维素硫酸单酯的交换容量为2.8~3.2mmol/g。以CS为吸附剂,研究了CS对重金属离子的吸附。其中交换容量为3.0mmol/g的离子交换剂对Cu~(2+)的吸附量为84mg/g,对Ag~+的吸附量为180mg/g,对Pb~(2+)的吸附量为394mg/g。并用该离子交换剂对某彩虹厂含重金属的废水进行处理,取得了良好的效果。 3 用麦秆纤维素直接与浓硫酸反应,首先制得水溶性的CS,以水溶性得CS为原料制备球形纤维素,并对制备的条件进行讨论。 我们的研究成果为农产品副产物的再利用和减少环境污染提供了一条可行的途径,并为废水的处理和重金属离子的回收提供了一类较廉价的吸附剂


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