蔗渣基吸附劑的制備及其對(duì)CrⅥ吸附性能研究

摘要 以農(nóng)林生物質(zhì)資源中的蔗渣為基體，支化聚乙烯亞胺為功能試劑，通過(guò)環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)的方法制備蔗渣基Cr（Ⅵ）吸附劑。通過(guò)FTIR、EA、TG和SEM表征了材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)。所制備的蔗渣基Cr（Ⅵ）吸附劑的氨基密度為12.29mmol/g，對(duì)Cr（VI）的吸附性能良好，其最大吸附容量為167.1mg/g，50min達(dá)到吸附平衡。該研究為農(nóng)林廢棄物的二次利用提供了新的方法。

關(guān)鍵詞 蔗渣;Cr（Ⅵ）;吸附劑;制備;吸附性能

中圖分類(lèi)號(hào) TQ.424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2021）07-0077-04

AbstractBagassebasedCr（VI）adsorbentwaspreparedbycrosslinkingepichlorohydrinwithbagasseasmatrixandbranchedpolyethyleneimineasfunctionalreagent.ThroughcharacterizedbyFTIR，EA，TGandSEM，thechemicalstructureandmicrostructurewereanalyzed.Theresultsshowedthattheaminodensityoftheadsorbentwas12.29mmol/g，andthemaximumadsorptioncapacityofCr（VI）was167.1mg/g，theadsorptionequilibriumwasreachedwithin50min.Itprovidesanewmethodfortheefficientutilizationofagriculturalandforestrywastes.

KeywordsBagasse;Cr（Ⅵ）;Adsorbent;Preparation;Adsorptionproperties

作者簡(jiǎn)介 李振興（1986—），男，廣西柳城人，工程師，從事木質(zhì)纖維高值化利用研究。

六價(jià)鉻在重金屬污染中持續(xù)久、危害大，受到國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者的廣泛重視[1-3]。水體中重金屬常見(jiàn)的處理方法有電容去離子法、生物法、膜分離法、化學(xué)沉淀法、吸附法等[4-7]。吸附法由于其易于操作、經(jīng)濟(jì)高效的特點(diǎn)被廣泛使用[8-9]，而吸附法的核心在于吸附劑。目前使用較為廣泛的活性炭、膨潤(rùn)土、沸石等基體材料，雖吸附容量較高，但難降解，極易造成二次污染[10-11]。因此，開(kāi)發(fā)環(huán)境友好生物質(zhì)重金屬吸附劑迫在眉睫。

筆者以農(nóng)林生物質(zhì)資源中的蔗渣（BF）為基體，通過(guò)交聯(lián)的方法，將含有高氨基密度的支化聚乙烯亞胺（BPEI）與蔗渣一步交聯(lián)制得蔗渣基Cr（Ⅵ）吸附劑。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)儀器及藥品

蔗渣纖維（BF，廣西貴糖集團(tuán)股份有限公司）;支化聚乙烯亞胺（BPEI，AR，西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司）;環(huán)氧氯丙烷（ECH，AR，阿拉丁試劑（上海）有限公司）;重鉻酸鉀（AR，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司）。

傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR，VERTEX70，德國(guó)布魯克公司）;元素分析儀（EA，PE2400Ⅱ，美國(guó)PE公司）;場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（SEM，HitachiSU8220，日本日立公司）;同步熱分析儀（TG，STA449F5，德國(guó)耐馳公司）;等離子發(fā)射光譜儀（ICP-OES，725ICP-OES，安捷倫公司）。

1.2BF/BPEIA的制備

用14%NaOH處理BF10min，BF與BPEI按質(zhì)量比為1∶9加入BPEI，均勻混合。滴加一定量的ECH，直至混合物凝固，取出塊狀物進(jìn)行研磨。45℃下反應(yīng)2h，用蒸餾水洗滌直至濾液呈中性。60℃烘箱中，干燥材料至恒重，標(biāo)記為BF/BPEIA。

1.3BF/BPEIA的結(jié)構(gòu)表征方法

SEM表征：取少量待測(cè)樣品溶解于無(wú)水乙醇中，滴加到導(dǎo)電膠上干燥后進(jìn)行噴金處理。熱重測(cè)試（TG）：溫度40～600℃，升溫速率10℃/min，在105℃時(shí)穩(wěn)定30min以除去樣品水分。元素分析（EA）：氧氣和氦氣分別作為燃燒氣體和載氣，半胱氨酸為標(biāo)樣。FTIR表征：樣品和KBr的質(zhì)量比為1∶100。

1.4BF/BPEIA吸附性能測(cè)試方法

按吸附要求配制不同濃度的Cr（VI）溶液，將一定量的BF/BPEIA和50mLCr（VI）溶液加入至200mL錐形瓶中，置于25℃恒溫?fù)u床中，反應(yīng)3h后，濾液過(guò)0.22μm濾膜，吸附前、后溶液中的Cr（VI）濃度用ICP-OES測(cè)試，吸附容量和去除率用公式（1）和（2）計(jì)算。

2結(jié)果與分析

2.1BF/BPEIA的制備

2.1.1形貌分析。

BF和BF/BPEIA的表面形貌如圖1所示，由圖1可知，蔗渣纖維呈現(xiàn)棒狀結(jié)構(gòu)，而B(niǎo)F/BPEIA整體呈塊狀。從尺寸上看，BF/BPEIA的直徑大約100μm，遠(yuǎn)大于BF的直徑（20μm），這些現(xiàn)象表明纖維在交聯(lián)的過(guò)程中被包覆在材料的內(nèi)部，形成了BF/BPEIA。

2.1.2FTIR分析。

圖2為BF和BF/BPEIA的FTIR譜圖，在BF的FTIR圖譜中可以觀察到纖維素的特征吸收峰：3355和1043cm-1歸屬于伯醇的伸縮振動(dòng);2901cm-1歸屬于C-H的伸縮振動(dòng);1433、1377和1317cm-1歸屬于羥基的面內(nèi)彎曲振動(dòng);1204和1162cm-1歸屬于C-O-C的對(duì)稱(chēng)和反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng);896cm-1歸屬于β-糖苷鍵的特征吸收峰;711和662cm-1歸屬于羥基的面外彎曲振動(dòng)[12-14]。相較于BF，BF/BPEIA在3352cm-1處出現(xiàn)了伯氨基的伸縮振動(dòng)特征峰，1631cm-1歸屬于伯氨基的彎曲振動(dòng)，1570cm-1歸屬于仲氨基的彎曲振動(dòng)，1046cm-1歸屬于C-N的伸縮振動(dòng)，這些均為BPEI的特征峰[15-16]。BPEI成功被引入到BF上。

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