基于β-环糊精涤纶织物重金属离子吸附性能研究

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以涤纶非织造织物为载体,分别使用β-环糊精与柠檬酸,以及β-环糊精与海藻酸钠对涤纶非织造织物进行改性处理,开发出了一种能够吸附水体中重金属离子或染料的织物。首先,对柠檬酸交联β-环糊精涂层涤纶非织造织物改性方法进行了研究,优化出了最佳整理工艺,以重金属铜离子为代表,探究了溶液pH值、织物用量等条件对铜离子吸附性能的影响,着重分析了改性涤纶非织造织物的吸附等温和吸附动力学模型,并探讨了吸附机理。其次,将β-环糊精、海藻酸钠以及甲基丙烯酸、丙烯酰胺单体接枝交联填充到涤纶非织造织物中,研究了改性后涤纶非织造织物对铜离子和亚甲基蓝染料的吸附性能,分析了溶液pH值、织物用量等因素对吸附性能的影响,探讨了吸附机理。最后,借助扫描电子显微镜、X射线能谱、X射线衍射、红外光谱和热分析技术对涤纶织物的表面形貌、化学成分、结构和热学性能进行了表征。结果表明:(1)在次亚磷酸钠催化作用下,柠檬酸交联β-环糊精涂层涤纶非织造织物的最佳整理工艺为:柠檬酸质量百分比浓度4%,β-环糊精质量百分百浓度2%,次亚磷酸钠质量百分比浓度1%,碱处理时间120 min,焙烘温度150℃,焙烘时间30 min。当织物用量为0.2 g、溶液pH值为5.0时,对100 mg?L-1的铜离子溶液进行吸附实验,24 h后达到吸附平衡,水溶液中铜离子的去除率在80%以上,平衡吸附容量为20.25mg?g-1,吸附等温线模型属于单分子层化学吸附。(2)先使用甲基丙烯酸和丙烯酰胺单体接枝改性涤纶非织造织物,然后使用β-环糊精、海藻酸钠和亚甲基双丙烯酰胺交联改性涤纶非织造织物。当织物质量为0.5g、溶液pH值为5.0时,对100 mg?L-1的铜离子溶液进行吸附实验,12 h后可以达到吸附平衡,其平衡吸附容量为5.60 mg?g-1,铜离子去除率为56.03%;对200 mg?L-1的亚甲基蓝染料溶液进行吸附实验,当溶液pH值为10.0、织物质量为0.4 g时,6 h后可以达到吸附平衡,亚甲基蓝染料的去除率和吸附容量分别为65.93%和16.48mg?g-1。改性后的涤纶织物吸附重金属铜离子符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型;吸附亚甲基蓝染料过程符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型。
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