木质纤维纸基吸附材料及其重金属离子吸附性能

摘要

以杨木化学机械浆为原料,通过抄纸和一步涂布工艺,获得了高湿强度、高金属离子吸附性能和易于分离回收的木质纤维纸基吸附材料;选用马来酸酐和次磷酸钠作为绿色改性剂提高纸基吸附材料的湿强度和羧基含量。研究表明,增加马来酸酐浓度同时提高了木质纤维间的交联程度和羧基含量,进而增加了纸基材料的湿强度和金属离子吸附位点数量。其中纸基吸附材料的湿强度可达到其干强度的35%,羧基含量可达到0.69 mmol/g。随着马来酸酐溶液浓度的增加,纸基吸附材料的羧基含量及对重金属离子吸附性能也显著提高。吸附试验表明,吸附动力学和热力学分别很好地拟合了准二级方程和Langmuir模型(决定系数R^2≥0.998),对Cu^2+和Pb^2+的理论最大吸附容量分别为35.4和110.0 mg/g。基于造纸加填工艺在纸基吸附材料中负载20%多孔沸石填料以提高吸附容量并降低生产成本,其对Cu^2+和Pb^2+的理论最大吸附容量分别提高到56.5和126.6 mg/g。该多功能纸基吸附材料在克服传统吸附材料吸附剂不易分离、回收利用等问题的同时,具备了大规模生产的潜力,为木质纤维的全质化和高值化利用提供了新的思路和方法。