Page 172 - 精细化工2020年第2期

·374· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

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时间变化的关系符合准二级动力学模型，吸附过程 表 2 纤维素膜吸附 Pb 的准二级动力学模型参数
以化学吸附为主。 Table 2 Pseudo-second-order kinetic model parameters for
2+
the adsorption of Pb by cellulose membrane
2
k 2/〔g/（mg·min)〕 q e,cal/（mg/g) R
0.0003 349.7 0.9946

2.2 纤维素膜的表征
2.2.1 SEM 分析
纤维素（a）、纤维素膜（b）和纤维素膜吸附
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Pb 后（c）的 SEM 照片如图 6 所示。
由图 6 可知，纤维素膜由纤维素的表面致密变
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为含有大小不一的孔洞结构，吸附 Pb 后纤维素膜

表面被填充饱和，聚集着颗粒状的附着物，变得致
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图 5 纤维素膜吸附 Pb 的准二级动力学模型拟合 密，表明纤维素膜和 Pb 紧密结合，吸附过程以化
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Fig. 5 Pseudo-second-order kinetic model fitting for the
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adsorption of Pb by cellulose membrane 学吸附为主 [31] 。

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图 6 纤维素（a）、纤维素膜（b）和纤维素膜吸附 Pb 后（c）的 SEM 谱图
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Fig. 6 SEM images of cellulose (a), cellulose membrane (b) and cellulose membrane after adsorption of Pb (c)

2.2.2 比表面积和平均孔径分析 由图 7 可以看出，纤维素膜的吸附-脱附曲线较
图 7 为纤维素膜的氮气吸附-脱附曲线，表 3 为 符合Ⅲ型吸附-脱附等温线，说明纤维素膜中存在介
纤维素和纤维素膜的比表面积及平均孔径。 孔。从表 3 可以看出，纤维素和纤维素膜的平均孔
径属于中孔或介孔范围，纤维素膜的比表面积小于
纤维素的比表面积，氮气吸附量较小，说明纤维素
膜吸附过程中物理吸附占有率较小，这与吸附动力
学分析结果一致（见 2.1.5）。
2.2.3 FTIR 分析
纤维素（a)、纤维素膜（b)和纤维素膜吸附 Pb 2+
后（c）的红外光谱见图 8。
由图 8 可以看出，在纤维素中（图 8a），3433 cm –1
–1
处是—OH 的伸缩振动吸收峰 [31] ，2902 cm 处为 C
–1
—H 的伸缩振动吸收峰 [32] ，1634 cm 处为水中 O—
[33] –1
图 7 纤维素膜的氮气吸附-脱附曲线 H 的弯曲振动吸收峰 ，1319 cm 处为—OH 的变
–1
Fig. 7 Nitrogen adsorption-desorption curves of cellulose 形振动吸收峰 [34] ，1030 cm 处为 C—O—C 的伸缩
membrane 振动吸收峰 [35] 。

表 3 纤维素和纤维素膜的比表面积和平均孔径 在纤维素膜中（图 8b），—OH 的伸缩振动吸收
–1
Table 3 Specific surface area and average pore diameter of 峰向低波数 3430 cm 位移且峰相对变得尖锐，说明
cellulose and cellulose membrane 纤维素膜中—OH 数量增加，这是因为纤维素溶于
2
比表面积/(m /g) 平均孔径/nm NaOH 时，NaOH 形成氢键的能力强，能够破坏纤维
纤维素 27.42 2.40 素分子内和分子间的氢键，并形成新的氢键，防止纤
纤维素膜 4.53 11.23 维素分子链聚集，产生了更多的—OH [36] ；2902 cm –1