文档介绍：分类号 X703 学校代码 10129
U D C 542 学号 2009207010
木质纤维素基纳米复合材料对刚果红染料
吸附及解吸性能的研究
Research on Adsorption and Desorption Properties of
Congo Red on Lignocellulose-based posites
申请人:赵亚红
学科门类:工学
学科专业:材料加工工程
研究方向:纳米功能高分子材料
指导教师: 王丽教授
论文提交日期:二〇一二年六月
摘要
本论文以木质纤维素和钙基蒙脱土为原料,采用溶液插层复合法制备木质纤维
素(羧甲基纤维素)/蒙脱土纳米复合材料。通过改变木质纤维素(羧甲基纤维素)
和蒙脱土的质量比、氢氧化钠浓度、反应温度和反应时间等反应条件确定纳米复合
材料的最佳制备条件,并采用 X 射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜
(SEM)和红外光谱(FT-IR)等表征手段确定纳米复合材料的微观结构,研究纳米
复合材料的 BET 比表面积及平均孔径等因素对其吸附性能的影响。在此基础之上通
过改变吸附温度、染料溶液 pH 值、吸附时间及染料溶液初始浓度等吸附条件,研
究纳米复合材料的吸附性能,进一步确定纳米复合材料的吸附动力学和吸附等温线
模型,探讨吸附热力学,以此探究纳米复合材料的吸附机理。采用水浴恒温振荡法
和超声波法初步研究纳米复合材料的解吸性能,通过改变氢氧化钠浓度、脱附时间、
脱附温度和超声波脱附时间等反应条件确定纳米复合材料的最佳解吸条件,初步探
索其吸附可再生性。
本论文的研究结果归纳如下:
1. 制备结果表明:木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料的最佳制备条件为木质纤
维素与蒙脱土质量比为 1:1,氢氧化钠浓度为 20%,反应温度为 60 oC,反应时间为
6 h;羧甲基纤维素/蒙脱土纳米复合材料的最佳制备条件为羧甲基纤维素与蒙脱土
质量比为 1:1,反应温度为 60 oC,反应时间为 6 h。
2. 表征结果显示:木质纤维素(羧甲基纤维素)通过破坏蒙脱土的晶体结构插
层进入到蒙脱土层间,形成插层-剥离型纳米复合材料,插层-剥离型结构的生成对
纳米复合材料的吸附性能将产生影响。
3. 吸附结果表明:木质纤维素(羧甲基纤维素)/蒙脱土纳米复合材料的吸附
均受吸附温度、染料溶液 pH 值、吸附时间及染料溶液初始浓度的影响,当染料溶
液 pH 值为 4 时,羧甲基纤维素/蒙脱土纳米复合材料对刚果红染料的吸附量(
mg/g)远大于木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料( mg/g)和羧甲基纤维素(
mg/g)的吸附量,两种纳米复合材料对刚果红染料的吸附均符合二级动力学模型和
Langmuir 等温线模型,且对刚果红染料的吸附属于自发、吸热和混乱度增大的过程。
4. 解吸结果表明:采用浓度为 mol/L 的氢氧化钠作为解吸试剂在 30 oC 时,
用超声波分别对木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料和羧甲基纤维素/蒙脱土纳米复合
材料解吸 30 min 和 50 min 后,纳米复合材料的脱附率分别为 %和 %。
关键词:木质纤维素;羧甲基纤维素;蒙脱土;纳米复合材料;吸附;解吸;
刚果红
Research on Adsorption and Desorption Properties of Congo Red
on Lignocellulose-based posites
Abstract
The lignocellulose and the Ca-montmorillonite were used as raw materials to
prepare lignocellulose(carboxymethylcellulose)/montmorillonite posites through
a solution intercalation technique in this paper. The optimum preparation conditions of
the posites were determined by changing the mass ratio of
lignocellulose(carboxymethylcellulose) and montmorillonite, the concentration of NaOH,
the contact temperature and the contact t