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磺化纤维素的制备及其对重金属离子的吸附作用

张福龙  
【摘要】:近年来,由重金属引起的水污染已成为一个日益严峻的环境问题,重金属离子可以通过食物和饮用水等进入人体并在体内富集,严重威胁人的身体健康。因此采取有效的方法除去废水中的金属离子已成为目前研究的一个热点,一些价格低廉、吸附能力强的吸附材料备受研究者们的关注。本论文以棉短绒为原料,采用三氧化硫吡啶复合物为磺化剂制备了磺化纤维素,并将其用做废水中金属离子吸附剂,检验了磺化纤维素对Pb~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)的吸附能力,并通过FTIR、TGA、XRD、SEM等对样品进行了表征确认。考察了不同影响因素对吸附性能的影响,确定了最优实验参数,研究了磺化纤维素对Pb~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)在单组分和多组分溶液中的吸附性能并对吸附机理进行了探讨,并对磺化纤维素的脱附和再生性进行了检验。研究结果表明,磺化纤维素对铅、铜、铁离子具有很强的吸附能力,当金属离子浓度较低时(25 mg.L-1),铅、铁离子去除率在95%以上,铜离子去除率在75%以上。8 min便可达到吸附平衡;较高的温度、吸附剂量、pH值及初始铅离子浓度均能提高磺化纤维素的铅离子吸附容量,但去除率随着初始浓度的增加而有所降低。采用Langmuir、Freundlich和Temkin等温式对实验结果进行等温线拟合,结果表明Temkin等温式拟合度最高,从而证明了磺化纤维对铅离子的吸附属于化学吸附。磺化纤维素对铅离子的吸附动力学数据遵循伪二级模型,其吸附过程是吸热过程且是非自发吸附过程。在多组分吸附实验中,磺化纤维素能够高效的吸附多种金属离子并伴有吸附选择性铁铅铜。通过对磺化纤维素的红外光谱分析表明磺化纤维素吸附金属离子的主要机理是化学吸附。脱附和再生性结果显示磺化纤维素能够较容易的在酸和螯合剂中脱附并能够多次重复利用。


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