Page 172 - 精细化工2020年第2期
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·374·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 37 卷

                                                                                    2+
            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
                                                                 2+
                                                               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
                                                                                                 2+
                                                               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
                                  2+
               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
                                                                                    2+
            Fig.  5    Pseudo-second-order  kinetic  model  fitting  for  the
                               2+
                   adsorption of Pb by cellulose membrane      学吸附为主     [31] 。











                                                                         2+
                             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
                                                                                                    2+
                  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
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