Page 169 - 精细化工2020年第2期
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             第 2 期                   贺娇娇，等:  高吸附量纤维素膜的制备及其对 Pb 的吸附性能                                  ·371·

            重金属的方法主要有吸附法、化学沉淀法                  [3-4] 、离子交     1   实验部分
                                      [9]
            换法  [5-6] 、电解法 [7-8] 和膜过滤 等。而吸附法因其具
            有操作简单、适应范围广、能耗低和效率高等优点                             1.1    原料、试剂与仪器
            而被广泛应用       [10-12] 。能源问题和环境问题迫使研究                    纯纤维素，河北百灵威超精细材料有限公司；
            者必须转向寻找高效、环保的吸附剂来处理含重金                             NaOH、邻菲啰啉、六次甲基四胺，AR，天津市风
            属废水。                                               船化学试剂科技有限公司；尿素、甲醇、乙醇、
                 纤维素是自然界最丰富的可再生资源之一，绿                          Na 2 SO 4 ，AR，天津市北联精细化学品开发有限公司；
            色环保、可降解，并且具有一定吸附能力。已有报                             硫脲，AR，天津市福晨化学试剂厂；H 2 SO 4 、HCl，
            道将纤维素球用于吸附重金属铅，但大多数为颗粒                             AR，天津市化学试剂三厂；二甲酚橙，AR，国药
            状，存在回收困难和成本高等问题                 [13] 。使用纤维素        集团化学试剂有限公司；硝酸铅，AR，天津市盛奥
            为原料制备纤维素膜，用于吸附处理含重金属溶液，                            化学试剂有限公司。
            近年来被广泛应用         [14-16] 。目前，将纤维素溶解成膜                  TU-1901 双光束紫外-可见分光光度计，北京普
            的溶剂主要有：N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）、                         析通用仪器有限责任公司；H2050R 台式离心机，长
                                                               沙湘仪离心机仪器有限公司；6701F 扫描电子显微
            离子液体、碱/尿素及 NaOH/硫脲水体系、氯化锂/
            二甲基乙酰胺（LiCl/DMAc）等           [17-18] 。凤权等 [19] 通   镜，日本 JSM 公司；ASAP2020 比表面积分析仪，
                                                               美国 Micromeritics 公司；Tensor27 傅里叶变换红外
            过化学改性制备偕胺肟化聚丙烯腈/再生纤维素纳
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            米纤维膜，研究其对金属 Fe 和混 合金属离子                            光谱仪、D8 Advance 型 X 射线衍射仪，德国 Bruker
                                                               公司；DV-Ⅱ型旋转黏度计，美国 Brookfield 公司；
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            （Cu 、Cd 、Fe ）的吸附性能，得出纳米纤维膜
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            对单一组分 Fe 的饱和吸附量可达 411.2  mg/g，混                    STA 409 PC 热失重分析仪，德国 Netzsch 公司。
                                                               1.2   方法
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            合溶液中纳米纤维膜的吸附先后顺序为 Fe ﹥Cu                     2+    1.2.1    纤维素膜的制备
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            ﹥Cd 。蔡志江等        [20] 采用静电纺丝结合水解后处理
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            的方法制备了纤维素/TiO 2 复合纳米纤维膜，用于对                        脲)=8.0︰8.0︰6.5 碱复合溶液冷冻至10 ℃，取 5 g
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            水中 Cu 的吸附，最大平衡吸附量为 66.5  mg/g。                     纤维素于冷冻的碱复合溶液中，5 ℃冷冻搅拌 1  h
            Zhang 等 [21] 将聚乙烯亚胺接枝到 H 2 O 2 氧化纤维素膜
                                                               溶解纤维素，待纤维素完全溶解，将溶液倒入培养
            上，用于对 Cr（Ⅵ)的吸附，其最大平衡吸附量为
                                                               皿中，铺膜。在温度为 40 ℃、体积分数为 7%的 H 2 SO 4
            147.1  mg/g。Jayaramudu 等 [22] 采用溶液浇铸法制备            条件下凝固 2 h，成膜，用去离子水冲洗至中性，冷
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            了煅烧茶与纤维素复合膜，其对 Pb 的吸附量在
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            143.8~198.6 mg/g 之间。但这些方法中大多具有成本
                                                               1.2.2    吸附实验
            高、溶剂不环保和吸附效率低等缺点。碱溶液体系因                                称取一定质量的硝酸铅，配制质量浓度为
            具有环保、成本低等优点而被广泛应用于制膜                     [23-24] 。                2+
                                                               1000  mg/L 的 Pb 溶液，分别取 0.1、0.2、0.3、0.4
            研究发现 NaOH/尿素/硫脲复合碱体系可以较好地                          和 0.5 mL 溶液到 50 mL 容量瓶中，每个容量瓶中分
            溶解纤维素制备纤维素膜            [25-27] ，但这些研究大多是           别加入 1 mL 二甲酚橙、1.5 mL六次甲基四胺和 4 mL
            单一地探究制膜工艺，或将其用于包装，研究其制                             邻菲啰啉并用去离子水定容，在波长 574 nm 处测吸
            作方法和力学、通透性能等，并没有研究纤维素膜                             光度，得出吸光度与浓度的一元一次方程曲线与线
            对重金属的吸附性能。与其他纤维素膜相比，将其                             性相关系数。
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            用于吸附处理含重金属 Pb 的废水，具有制备工艺                               Pb 标准曲线的线性方程为：ρ=7.18586A+C
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            简单、环保、成本低、吸附效率高和易分离回收等                             （ρ为 Pb 的质量浓度，mg/L；A 为吸光度；C 为
                                                                        2+
            优点。                                                常数；线性相关系数为 0.9998）。
                 因此，本文采用相转化法（L-S 法），以 NaOH/                        用移液管移取 50 mL 初始质量浓度为 1200 mg/L
                                                                   2+
            尿素/硫脲为溶剂制备纤维素膜，研究凝固浴条件                             的 Pb 溶液于锥形瓶中，将溶液 pH 调至 4.5，加入
            （凝固浴种类、H 2 SO 4 体积分数、凝固温度和凝固                       0.1  g 纤维素膜，放入 30 ℃水浴恒温振荡器中
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            时间）对纤维素膜吸附 Pb 性能的影响，采用 SEM、                        （150 r/min）振荡 120 min，达到吸附平衡后，用离
            FTIR、XRD 和 TG 等对纤维素膜的微观结构进行了                       心机（6000 r/min )离心 5 min，用双光束紫外-可见
                                                                                             2+
            表征，并探究了吸附机理，为纤维素膜处理含重金                             分光光度计测量吸附后溶液中 Pb 的质量浓度，按
                 2+
            属 Pb 废水提供一定的理论依据。                                  式（1）计算吸附量 Q e 。
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