TEMPO氧化改性芦苇秆吸附工业印染废水的研究

摘要

本研究以农林废弃物芦苇秸秆为基质，先后分别采用超声波处理，氢氧化钠浸泡和TEMPO-NaBr-NaClO复合氧化处理，制备出一种新型生物质吸附材料，并利用现代分析仪器对其形貌特征及表面结构进行了表征。研究了该吸附剂对于去除工业印染废水中的四种阳离子染料亚甲基蓝、结晶紫、中性红和孔雀石绿的吸附行为，并对其吸附机理进行了探讨。同时考察了该吸附剂的再生性能。主要研究工作和结果如下：
　　（1）TEMPO复合修饰芦苇秸秆新型吸附材料的合成与表征
　　本实验通过单因素控制，确定了新型纳米纤维素吸附剂的最佳合成工艺，即先超声处理2min，然后用10％的NaOH溶液浸泡，最后在45℃下进行TEMPO-NaBr-NaClO体系氧化，并用SEM及FT-IR等现代仪器方法对产物表面结构进行了表征。SEM表征结果表明芦苇秸秆具有多纤维状结构，这种结构有利于吸附的进行；FT-IR表征结果表明TEMPO复合修饰芦苇秸秆后，活性基团明显增多，说明修饰改变了秸秆表面的元素构成，羧基成功的接枝到芦苇秸秆上，接枝反应达到了预期效果。
　　（2）TEMPO复合修饰芦苇秸秆对染料静态吸附性能的研究
　　TEMPO复合修饰芦苇秸秆对亚甲基蓝、结晶紫、中性红和孔雀石绿静态吸附的实验结果表明：在吸附温度为25℃，吸附剂投加量分别为1.0g/L、1.5g/L、1.5g/L和1.5g/L，吸附pH值分别为9.0、6.2、4.2和4.7，初始浓度分别为200mg/L、400mg/L、300mg/L和600mg/L，吸附时间分别为300min、300min、240min和180min条件下，修饰芦苇秸秆对亚甲基蓝、结晶紫、中性红和孔雀石绿有最佳的去除效果，吸附去除率分别达到99.61%、96.48%、98.26%和99.20%。
　　（3）TEMPO复合修饰芦苇秸秆对染料吸附动力学与机理的研究
　　实验数据的动力学方程和吸附等温模型拟合结果表明，TEMPO复合修饰芦苇秸秆对四种阳离子染料的吸附符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型，证明该吸附剂对四种阳离子染料的吸附是单分子层形式的化学吸附过程。对负载有染料的吸附剂进行FT-IR分析结果表明，接枝在芦苇秸秆表面的羧基是该吸附剂吸附阳离子染料的活性基团。
　　（4）TEMPO复合修饰芦苇秸秆再生性能的研究
　　TEMPO复合修饰芦苇秸秆的再生实验结果表明，在H2O2作催化条件下，用HCl、H2SO4及HNO3浸泡可以使吸附饱和的吸附剂脱附再生，再生后的吸附剂仍然对染料保持较高去除率，说明吸附剂具有良好的再生性能。

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