Page 84 - 《精细化工》2021年第3期

第 38 卷第 3 期 精 细 化 工 Vol.38, No.3
202 1 年 3 月 FINE CHEMICALS Mar. 2021

功能材料
CA@CS-MMT 复合纳米纤维的制备及

对 Cr(Ⅲ)的吸附

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张 静 ，薛朝华 2,3* ，马宏瑞 ，高 静 ，苏 哲
（1. 陕西科技大学 环境科学与工程学院，陕西 西安 710021；2. 陕西科技大学 轻工科学与工程学院，
陕西 西安 710021；3. 陕西科技大学 轻化工程国家级实验教学示范中心，陕西 西安 710021）
摘要：采用静电纺丝结合溶液插层法制备了醋酸纤维素@壳聚糖改性蒙脱土（CA@CS-MMT）复合纳米纤维，
并用于水中 Cr(Ⅲ)的吸附。通过 SEM、TEM、FTIR 及 XRD 对复合纳米纤维的结构与性能进行了表征，考察了
CS-MMT 含量、pH、温度、吸附剂用量及 Cr(Ⅲ)初始质量浓度对吸附效果的影响。结果表明，CS-MMT 的加入
使纳米纤维的平均直径由 320 nm 下降至 180~210 nm，当 CS-MMT 含量为 CA 质量的 2%时，蒙脱土片层在纤
维内部形成连续结构，制备的 CA@CS-MMT-2 对水中 Cr(Ⅲ)具有良好的吸附性能，在 25 ℃，pH 为 5.5±0.1，
Cr(Ⅲ)初始质量浓度为 50 mg/L，吸附剂用量为 0.2 g/L 时，拟合最大吸附量可达 144.93 mg/g；吸附剂投加量为
0.4~1.0 g/L 时，可将水中 Cr(Ⅲ)的质量浓度由 10 或 20 mg/L 降低至 1.5 mg/L 以下。该吸附过程符合 Langmuir
等温吸附和准二级动力学方程，循环 3 次后 Cr(Ⅲ)吸附量仍可达 99.13 mg/g。
关键词：静电纺丝；溶液插层；蒙脱土；壳聚糖；醋酸纤维素；三价铬；功能材料
中图分类号：X703；TQ340.64；O647.3 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 03-0504-08

Fabrication of cellulose acetate@chitosan-montmorillonite

composite nanofibers and its adsorption of Cr(Ⅲ)

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ZHANG Jing , XUE Chaohua 2,3* , MA Hongrui , GAO Jing , SU Zhe
（1. School of Environmental Science and Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an 710021,
Shaanxi, China; 2. College of Bioresources Chemical and Materials Engineering, Shaanxi University of Science &
Technology, Xi'an 710021, Shaanxi, China; 3. National Demonstration Center for Experimental Light Chemistry
Engineering Education, Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an 710021, Shaanxi, China）
Abstract: Cellulose acetate@chitosan modified montmorillonite composite nanofibers (CA@CS-MMT)
were prpepared by electrospinning and solution intercalation. The structure and properties of the composite
nanofibers were characterized by SEM, TEM, FTIR and XRD. And the adsorption properties of CA@
CS-MMT nanofibers for Cr (Ⅲ) in water were studied. The results showed that the average diameter of
nanofibers decreased from 320 nm to 180~210 nm with the increase of CS-MMT content. When the content
of CS-MMT was 2% of the mass of cellulose acetate (CA), the lamellar structure of CS-MMT was
assembled with CA to form the continuous structure in the CA@CS-MMT-2 composite nanofibers. The
fitting maximum adsorption capacity of CA@CS-MMT-2 composite nanofiber was 144.93 mg/g under the
conditions of pH=5.5±0.1, 25 ℃, initial mass concentration of Cr (Ⅲ) of 50 mg/L and dosage of
adsorpbent of 0.2 g/L. Importantly, when the dosage of adsorbent was 0.4~1.0 g/L, the Cr (Ⅲ) mass
concentration could decrease from 20 or 10 mg/L to below 1.5 mg/L. The adsorption process was in
accordance with Langmuir isothermal adsorption model and the adsorption kinetics conformed to
pseudo-second-order kinetics equation. The adsorption capacity was still 99.13 mg/g after three cycles.
Key words: electrospinning; solution intercalation; montmorillonite; chitosan; cellulose acetate; trivalent
chromium; functional materials

收稿日期：2020-07-27; 定用日期：2020-10-13; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200695
基金项目：国家自然科学基金（51372146，51572161）；水污染控制重大专项（2017ZX07602-001）
作者简介：张 静（1980—），女，讲师，E-mail: 276056849@qq.com。联系人：薛朝华（1974—），男，教授，E-mail：xuech@zju.edu.cn。