Page 173 - 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 ·375·

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处的 C—H 吸收峰向高波数 2971 cm 处位移，在 22.1°、23.6°、31.0°和 32.7°等处出现特征衍射峰，
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2925 cm 处出现—CH 2 的伸缩振动吸收峰，说明在 其中 2=10.9°和 22.1°处的特征衍射峰为纤维素晶
纤维素膜的形成过程中，纤维素分子链被打开，产 型Ⅱ结构，其他特征衍射峰为不定型结晶结构 [43] 。
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生了—CH 2 ；1700 cm 处出现了羧基的 C==O 的伸 由此可知，纤维素膜中的部分纤维素由Ⅰ型转变为
缩振动吸收峰 [37] ，可能是纤维素中—OH 与 H 2 SO 4 Ⅱ型，并且出现不定型结晶结构，结晶度明显降低。
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发生了酯化反应 [34] ；1563 cm 处出现 N—H 的弯曲
振动吸收峰 [38] ，可能是尿素和硫脲中的—NH 2 和纤
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维素的—OH 反应生成 N—H；1319 cm 处的—OH
变形振动吸收峰向 1315 cm –1 低波数位移且峰强度
变弱，这是因为纤维素溶于 NaOH 后，纤维素的氢
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键被破坏；纤维素膜中 1030 cm 处的 C—O—C 伸
缩振动吸收峰强度增加且向高波数 1050 cm –1 处位
移，这可能是因为纤维素在强碱环境下发生了自身醚
化，导致醚键增多 [39] ，通过测试黏度求出聚合度 [40] ，
得出纤维素膜的聚合度高于纤维素，可以进一步说
图 9 纤维素（a）和纤维素膜（b）的 XRD 谱图
明纤维素是发生了自身醚化。由纤维素膜吸附 Pb 2+ Fig. 9 XRD patterns of cellulose (a) and cellulose membrane (b)
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后红外光谱图（图 8c）可以看出，1700 cm 处羧基
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C==O 的伸缩振动吸收峰及 1563 cm 处 N—H 的弯 2.2.5 TG 分析
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曲振动吸收峰消失，说明 Pb 和纤维素膜中的 C==O 在室温~800 ℃内，对纤维素（a）和纤维素膜
键和 N—H 键发生反应，产生螯合作用，有利于提 （b）进行了 TG 分析，结果如图 10 所示。从图 10
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高其对 Pb 的吸附量，进一步证明了纤维素膜对 可以看出，纤维素和纤维素膜在室温~48.8 ℃热稳定
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Pb 的吸附是以化学吸附为主，这与吸附动力学的 性相同。纤维素在室温~121.5 ℃内失重约为 3.7%，
研究结果一致。 这是由于纤维素中自由水和杂质的分解所致；在
122.4~221.2 ℃保持恒重，这一阶段为纤维物质发生
解聚的诱导期 [44] ；307.6~363.9 ℃纤维素进入主要裂
解阶段，这一阶段失重率为 69.9 %，此过程为纤维
素大分子链燃烧的过程 [32] 。366.1 ℃之后纤维素进入
缓慢的炭化阶段，最终残炭量为 7.0%。

图 8 纤维素（a）、纤维素膜（b）和纤维素膜吸附 Pb 2+
后（c）的红外光谱图
Fig. 8 FTIR spectra of cellulose (a), cellulose membrane
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(b) and cellulose membrane after adsorption of Pb (c)

2.2.4 XRD 分析
图 10 纤维素（a）和纤维素膜（b）的 TG 曲线
纤维素（a）和纤维素膜（b）的 XRD 谱图如图
Fig. 10 TG curves of cellulose (a) and cellulose membrane (b)
9 所示。由图 9 可以看出，纤维素在 2 =15.6°、22.5°
和 34.6°处分别出现了纤维素（101）、（002）和（004） 纤维素膜在室温~121.5 ℃的失重率为 2.9%，低
晶面的特征衍射峰，对应纤维素晶型Ⅰ的结构 [41-42] 。 于纤维素的失重率。这可能是由于纤维素膜中加入
纤维素膜在 2=15.6°处的特征衍射峰消失，在 2= 的尿素、硫脲等物质降低了纤维素膜在这一区域的
22.5°和 34.6°处的特征衍射峰强度明显减弱，说明纤 失重率，故而纤维素膜的失重率低于纤维素的失重
维素膜结晶结构受到破坏，这是因为纤维素溶于碱 率；121.8~161.8 ℃纤维素膜进入第一个快速分解阶
液，纤维素大分子链被打开，这和 FTIR 的分析结 段，此阶段的失重率约为 9.8%，这可能是由于自由
果一致（见 2.2.3 FTIR 分析）。纤维素膜在 2=10.9°、 水和部分溶剂的分解所致；240.1~300.4 ℃进入第二