Page 199 - 《精细化工》2021年第4期

第 4 期 吕雅鑫，等: 醚化改性麦糟吸附材料的制备及其对亚甲基蓝的吸附 ·833·

MSG 吸附 MB 的影响见图 4。由图 4 可知，随着醚 数见表 2。由表 2 可知，MSG 的比表面积显著增加，
化时间的增加，MB 的吸附量先增加后略微下降， 孔径略有增加，而孔容略微下降，其原因可能是改
在醚化时间为 2.5 h 时，MB 吸附量达到 201.20 mg/g。 性剂破坏了麦糟的表面结构，上述 SEM 形貌也证明
随后，MB 吸附量反而下降，这可能是由于麦糟大 了这一点。
分子中反应位点有限，随着反应的进行，纤维素或
半纤维素中的反应位点数量减少，使取代反应速率 表 2 醚化改性前后麦糟的比表面积和孔结构
下降；也可能是生成的羧甲基纤维素钠发生了水解 Table 2 Textural surface areas and pore structure of RSG
and MSG
副反应。因此，制备 MSG 的醚化时间选择 2.5 h。
3
2
名称 比表面积/(m /g) 孔容/(cm /g) 孔径/nm
综上，当 固液比为 1 ∶ 50 、 n(NaOH) ∶
RSG 1.595 4.703×10 –3 3.416
n(ClCH 2COOH)=1.25∶1.0、醚化温度为 75 ℃、醚化
MSG 7.070 4.297×10 –3 3.599
时间为 2.5 h 时，制得的 MSG 对 MB 吸附效果最好。
改性前后麦糟的孔径分布如图 6 所示。由图 6
可见，二者的孔径分布范围都较广，但分布不均匀，
其中大部分为中孔且多数集中在 2~4 nm 之间，大孔
较少，微孔几乎没有。微孔决定着吸附材料利用空
隙进行物理吸附的吸附量大小，而中孔和大孔主要
起吸附通道的作用，这说明物理吸附不是 RSG 及
MSG 吸附 MB 的主要原因 [21] 。

图 4 反应时间对 MB 吸附量的影响
Fig. 4 Effect of reaction time on adsorption capacity of MB

2.3 材料表征
2.3.1 SEM 分析
RSG 和 MSG（上述吸附 MB 效果最好条件下制
得，下同）的 SEM 图见图 5。由图 5 可知，RSG 表

面较为光滑、平整且致密，排列规整度也较高。而
图 6 醚化改性前后麦糟的孔径分布
改性后得到的 MSG 表面变得非常粗糙，含有较多的
Fig. 6 Pore size distribution of spent grain before and after
褶皱，呈凹凸不平状，结构也更加疏松。MSG 的表 modification
面特征是由于改性剂溶解了麦糟表面的杂质、木质
素及少量半纤维素造成的，这些凹槽、褶皱极大地 2.3.3 FTIR 分析
增加了 MSG 的比表面积，有利于暴露更多的活性基 取相同质量 RSG 和 MSG 测得的 FTIR 谱图见
团，从而提供更多的吸附位点。 图 7。

图 5 RSG（a）和 MSG（b）的 SEM 图
Fig. 5 SEM images of RSG (a) and MSG (b)

2.3.2 比表面积及孔径分布分析

通过 N 2 吸附-脱附实验，采用 BET 法计算得到 图 7 RSG 和 MSG 的 FTIR 谱图
RSG 和 MSG 的比表面积、总孔容以及平均孔径参 Fig. 7 FTIR spectra of RSG and MSG