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·1228·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 35 卷

                 Foundation items: National Natural Science Foundation of Inner Mongolia (2016MS0210); Outstanding
                 Young Science Foundation of Inner Mongolia Agricultural University (2014XYQ-12)


                 重金属造成的水资源污染是一个全球性的环境                          维素、半纤维素、木质素，具有很高的生物质材料
                                                        [1]
            问题，重金属的毒性持久，因为它们不可生物降解 。                           利用价值     [19 ] 。沙柳木粉中纤维素的质量分数为
            废水中通常包括镉、铬、镍、铜、汞和铅等金属离                             36.95%、综合纤维素的质量分数为 71.92%、木质素
            子，其中,铅最具有潜在性威胁，其在饮用水的质量                            的质量分数为 24.77%，并含有大量以羟基为代表的
                                    [2]
            安全问题上更是备受关注 。重金属离子大都来自                             活性成分    [20] ，这些活性基团可与重金属离子发生交
            工业生产活动，诸如采矿作业、金属电镀、纺织行                             换或配位反应。纤维素作为一种天然可再生资源，
            业和化肥行业       [3-6] 等，通过废弃物的排放重金属进入                 对其改性一直是研究热点。羧甲基化反应是对纤维
            自然环境中。目前，控制重金属污染常用的方法有                             素改性中醚化技术的一种，其产物羧甲基化纤维素
            溶剂萃取法、化学沉淀法、植物提取法、反渗透法、                            是天然纤维素改性后生成的一种纤维素醚，由于其具
                                                  [7]
            超滤法、电渗析法、吸附法及离子交换法 等。吸                             有一定的吸附性能        [21] ，被广泛应用于废水处理中         [22] 。
            附法由于具有高效性和易操作性，因而是废水处理                             宋庆平   [23] 等制备了 N-羧甲基壳聚糖，证明 N-羧甲基
                                 [4]
                                                                                     2+
            中应用最广的方法之一 。                                       壳聚糖对 Pb 、Co 、Ni 、Cd 的吸附能力优于壳
                                                                                           2+
                                                                          2+
                                                                               2+
                 近年来纳米零价铁（NZVI）作为一种新型吸附                        聚糖。曹向宇      [24] 等采用改进的氧化沉淀法在羧甲基
            剂在国内外受到越来越多的关注。NZVI 是指粒径在                          纤维素体系中制得以磁性纳米 Fe 3 O 4 为核心，外层
                                                     [8]
                                                0
                                         2
            1~100 nm，比表面积在 10~70 m /g 的 Fe 粒子 。与               包覆羧甲基纤维素的复合磁性纳米材料，并考察了
            传统的铁基材料相比，NZVI 具有表面效应、小尺寸                          其对 Cu 的吸附性能。迄今为止，鲜见对沙柳木粉
                                                                      2+
            效应、量子尺寸效应等优点，其具有更大的比表面                             进行羧甲基化改性，并用羧甲基化沙柳木粉负载纳
            积、更好的反应活性、更强的还原性和吸附性                      [9-10] 。  米零价铁（NZVI/CMS）进行重金属吸附的报道。
            NZVI 对重金属离子的作用主要包括：还原作用、吸                              因此，本文以沙柳木粉为原料，以无水乙醇、
            附作用、共沉淀作用等           [11] 。由于 NZVI 优越的对重           氢氧化钠、氯乙酸为反应试剂，制备羧甲基化沙柳
            金属离子的去除能力、高的去除效率，使其在去除                             木粉(CMS)，以 CMS 为载体，采用液相还原法制备
            水中重金属离子方面越来越受到重视。Efecan N                   [12]   NZVI/CMS。采用 SEM、FTIR、XRD 和 TEM 等表
            等利用硼氢化钠水溶液为强还原剂制备 NZVI，考察                          征手段对 NZVI 和 NZVI/CMS 的微观结构进行了表
                         2+
            了 NZVI 对 Ni 的吸附效果，实验结果表明，NZVI                      征，考察了 NZVI 和 NZVI/CMS 投加量、Pb 溶液初
                                                                                                     2+
                  2+
            对 Ni 的吸附量较大，且吸附速率较快，但 NZVI                         始质量浓度、吸附时间、吸附温度、Pb 溶液 pH 对
                                                                                                 2+
            在水中易团聚。这是由于 NZVI 颗粒细小且本身具                            2+
                                                               Pb 吸附性能的影响。本文为 NZVI 的应用提供了参
            有磁性，所以单独使用时极易发生团聚，从而影响
                                                               考依据，也为沙柳资源的利用开辟了一条新途径。
            使用效率。为了克服这一缺陷，国内外一些学者选
            择合适的载体作为支撑物制得负载型 NZVI，这样不                          1   实验部分
            仅能保持 NZVI 固有的特性，还能降低 NZVI 的氧
            化速率，增加其稳定性，提高其对重金属离子的去                             1.1   试剂及仪器
            除能力，并实现颗粒的重复利用               [13] 。常用的载体材              沙柳：采购于内蒙古鄂尔多斯新街治沙站，将
            料有膨润土、铝土矿、树脂、活性炭、石墨烯、壳                             沙柳刨花粉碎过 200 目筛，120 ℃干燥得沙柳木粉，
            聚糖、纤维素       [14-16] 等。何元渊   [17] 等用核桃壳负载          放置于密封袋备用；氢氧化钠、冰乙酸：AR，天津
                                               2+
                                2+
            NZVI，吸附废水中 Pb ，吸附剂对 Pb 的最大吸附                       市风船化学试剂科技有限公司；氯乙酸、硼氢化钠：
            量为 199.9 mg/g。高国振      [18] 采用玉米淀粉负载纳米             AR，天津市北联精细化学品开发有限公司；无水乙
                                            2+
            零价铁（NZVI/CS）去除溶液中 Pb ，结果表明，                        醇：AR，天津市河东区红岩试剂厂；六水合三氯化
                                                   2+
            相比 NZVI，NZVI/CS 具有更好的去除 Pb 性能，                     铁、硝酸铅、硝酸：AR，国药集团化学试剂有限公
                                      2+
            在 60 min 时，NZVI/CS 的 Pb 去除率可达到 100%，               司；六次甲基四胺：AR，天津市盛奥化学试剂有限
            NZVI 和玉米淀粉去除率仅为 83%和 51%。因此，                       公司。
            载体和 NZVI 的吸附以及还原协同作用是负载型                               扫描电子显微镜：6701F 型，日本 JSM；傅里
            NZVI 的优势。                                          叶变换红外光谱仪：Tensor27 型，德国 Bruker 公司；
                 沙柳，属杨柳科柳属植物，在我国内蒙古、宁                          X 射线衍射仪：XRD-6000 型，日本 Shimadzon 公司；
            夏、甘肃、陕西等省区均有分布。沙柳枝干富含纤                             透射电子显微镜：JEM-2100 型，日本电子；高速多
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