文章编号:1001-9731(2015)10-10144-04
10
144
卷2015年第10期(46)
海藻酸钠/纤维素水凝胶球的制备与应用
(东北林业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150040)
摘 要: 利用基于pH值反转的落球法制备出不同质量分数的纤维素和海藻酸钠复合水凝胶球,并采用扫描电子显微镜(和傅里叶变换红外光谱(SEM)FT-对凝胶样品的形貌和化学态进行表征.结果表明IR)
海藻酸钠含量≤50%时凝胶球可以保持稳定的球形结构,内部为纤维链交叉聚集的三维网络多孔结构.复合凝胶球对亚甲基蓝、金胺O和臧红T等阳离子染料有着良好的吸附效果,含有50%海藻酸钠凝胶球对亚/甲基蓝的吸附量为163.吸附过程满足准二36mgg,阶动力学方程,经过5次吸附脱附实验后仍然保持初始81%的吸附量.因此,该复合凝胶球可以作为一种低成本的生物吸附剂用于染料处理领域.关键词:纤维素;吸附;阳离子染料 海藻酸钠;DOI:10.3969/issn.1001-9731.2015.10.029j.中图分类号: TB34;O636
文献标识码:A
∗
吴 鹏,刘志明
10]
.本项研究在纤维素球形成为一种稳定的吸附剂[
11]
,凝胶的研究基础上[采用落球法制备出海藻酸钠/
纤维素复合水凝胶球来改善海藻酸钠凝胶在水中的稳定性,并采用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱
对复合水凝胶球的微观形貌和化学态组成进行分析,研究了海藻酸钠/纤维素复合水凝胶球对亚甲基蓝、臧红T和金胺O3种阳离子染料的吸附特性以及吸附
脱附重复利用特性.
2 实 验
2.1 材 料
,天然竹纤维(纤维素含量大于1.5D×38mm)
明通竹炭制品有限公司;海藻酸钠,粘度1.98%,05~红T,分析纯,阿拉丁试剂.2.2 方 法
1 引 言
天津市兴复精细化工研究所;三氯甲烷、尿1.15Pa•s,素、氢氧化钠、乙酸乙酯、盐酸、亚甲基蓝、金胺O和臧基于pH值反转的落球法制备海藻酸钠/纤维素水凝胶球.将NaOH、尿素、水和天然竹纤维(质量比在-12℃温度下搅拌溶解,得到质量7∶12∶79∶2)
,分数2%的透明纤维素溶液(将海藻酸钠和去离Ⅰ)子水(质量比1∶49)在室温下搅拌溶解,得到质量分,数2%的海藻酸钠溶液(然后将溶液Ⅰ和Ⅱ按照Ⅱ)质量分数1∶3,用1mL一1∶1和3∶1的比例混合,
次性滴管将其逐滴加入到三氯甲烷、乙酸乙酯和乙酸配制成的酸性再生溶液中,固化5min后,取出凝胶样品用流动的去离子水冲洗,将所得的水凝胶样品依次
随着工业技术的进步大量的合成染料用于纺织和印染工业,但是由于合成染料中存在复杂的芳香结构很难被生物所降解.因此含有染料的废水排放的环境中不仅破坏环境也极大地威胁到人类的健康.据调查从事纺织印染工业的工人有着很高的膀胱癌患病因此,从废水中去除染料对环境保护和人类健康有着重要的意义.很多方法用于水中染料的去除,其中一
3-4]5]
,,种是采用光催化降解[另一种是吸附去除[但是1]2]
;.率[乳腺癌和染发剂的使用也存在明显的关系[
前者往往需要额外的光源并且分散在水中的催化剂很难回收.吸附手段是去除染料等污染物去除较为重要的应用手段,但是合成高分子吸附剂在废弃后会导致环境的二次污染.如今很多研究者关注生物质材料在水中重金属和有机污染物去除领域的应用,如壳聚
6]7]8]、、糖[纤维素[海藻酸钠[等,这些材料具有良好生
2.3 样品的表征
为了减少样品在直接干燥过程中产生内部结构塌陷和收缩,将上述制备的水凝胶样品采用叔丁醇置换和冷冻干燥制成相应的气凝胶样品后再对其形貌进行
12]
.相应的气凝胶样品的形貌的分析采用美国分析[
记为CAB-25、CAB-50和CAB-75.直接用Ⅰ溶液制
备出纤维素球形水凝胶作为参照样品记作CAB-100.
物相容性、可再生性和可降解性等特点被称为生物吸附剂.其中海藻酸钠是广泛存在于褐藻细胞壁中的阴
9]
.虽离子多糖,在食品和药品领域有着广泛的应用[
然其富含阴离子羧基对阳离子染料的有着潜在的吸附能力,但其极强的吸水性和在水中的溶解性使其不能
∗
FEI公司的QUANTA200型扫描电子显微镜(SEM)
进行观察;干燥后凝胶样品和海藻酸钠原料的化学态分析采用美国NICOLET仪器有限公司的MAGNA-
;基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(国家自然科学基金资助项目2572014EB01-02,2572014AB20)
(31070633)
收到初稿日期:收到修改稿日期:通讯作者:刘志明,2014-09-122014-11-28E-mail:zhimingliuwhy@126.com
,作者简介:吴 鹏 (男,河南洛阳人,在读博士,师承刘志明教授,主要从事纤维素气凝胶和纳米纤维素复合材料研1987-)
究.
IR560型傅里叶变换红外光谱仪测定.2.4 阳离子吸附性能
吴 鹏等:海藻酸钠/纤维素水凝胶球的制备与应用
附量随时间的变化对其吸附动力学进行分析;将吸附/L的HCl水溶亚甲基蓝后的CAB-50样品用0.1mol
/L的亚甲基蓝液20mL进行脱附,然后再置于50mg溶液100mL中进行吸附,重复5次得到每次的吸附
.量变化比(qn/q1)
10145
分别置于上述100mL的染料水溶液中,在6.6g)
/min转速搅拌吸附5h后采298K的温度下以100r
用北京普析TU-1901紫外可见分光光度计测定其吸附前后浓度变化,根据q=(其中,C0-Ce)V/m,q为
/,吸附量(计mgC0和Ce为吸附前和后的体系浓度,g)算出相应的吸附量;测定CAB-50在亚甲基蓝中的吸
/L配制亚甲基蓝、金胺O和臧红T浓度为50mg
的水溶液,将干重为0.对应CAB-1001g水凝胶样品(湿重为2.3g、CAB-75湿重为3.5g和CAB-50湿重为
3.1 形貌分析
图1为CAB-100、CAB-75和CAB-50所得气凝胶的SEM图和对应标号样品水凝胶的宏观照片.
3 结果与讨论
图1 样品的SEM 从图1照片中观察可知,
Fi在复合凝胶样品中海藻g1SEMimagesandphoto酸钠比例小于50%以下样品可以保持较为均一的稳定凝胶球,当海藻酸钠含量高于75%时凝胶样品的稳定性下降,在洗涤过程中就严重的破碎,,其中纤维素凝胶球的直径为3mmCAB-75和CAB-50凝胶球的直径为丰富的2.5多mm孔结;从构SEM图中可以看出凝胶样品都具有,其中表现为链状交叉的三维CAB-1网络结00构、,CAB-7而5和因此可以合理的推CAB-25CAB-50样品表现为颗粒堆积的多孔结构,断出纤维素分子聚集形成的网络成为凝胶中骨架,海藻酸钠分子在纤维素骨架上聚集,故纤维素的含量对球形凝胶的结构稳定起着决定性作用,从下文吸附后样品的形态变化也可以进一步证明.
3.2 红外分析
(图2为干凝胶样品和海藻酸钠的傅里叶变换
FT-IR)
红外光谱.图和宏观图像
graphofsamples(inset)图2 样品的FT-IR图
从图2Fi可以看出g2FT-IR,海藻酸钠spectraof和纤sam维p素les的复合凝胶
主要是通过氢键和分子间作用力结合在一起的,没有发生明显的化学反应.其中3300~3500cm1—对应振动吸收峰OH伸缩振动吸收峰,[13]
的弯曲振动峰,1[
46472700~2900cm1对应CH2的]
C—O—C的伸缩振动
,1cm1为纤维素中所吸收水的羟基1024cm1对应脱水吡喃环中[14]
,这些吸收峰在纤维素和海藻
酸钠中都存在并且差异不大.而1370cm1为纤维素中—OH的弯曲振动吸收峰随着纤维素含量的减少此
14]
,1410cm1为海藻酸钠中羧基峰也逐渐变弱[
O—C—O键对称伸缩振动对C—OH变形振动的贡献15]
,所产生的吸收峰随着海藻酸钠的增加而逐渐增强[
10
146
位阻和电荷分布差异导致的
.
卷2015年第10期(46)
1600cm-1为羧酸盐的特征吸收表明在各凝胶样品中
16]
,羧基以钠盐的形式存在[峰强度也随着样品中海藻酸钠含量的增加而增加,898cm-1是苷键的变形振动
17]
,它仅在纤维素Ⅱ型中表现出来[表明凝胶样品中纤3.3 吸附性能分析
维素Ⅱ型的形式存在.
从以上复合凝胶球的形貌和红外分析中可以看出一定量的海藻酸钠引入到纤维素凝胶骨架中不仅保留了原始纤维素凝胶的多孔性还将带有较强负电荷的羧基引入到复合凝胶中,因此利用凝胶的以上特性对阳离子染料进行吸附研究.图和CAB-50对亚甲基蓝、金胺O3为和臧红CAB-1T的吸附量变00、CAB-75化图和颜色变化图
.图Fig33 样品对The3种染料的吸附量变化图和颜色变化图
formethvariationyleneofblueadsor,ptioncapacityandcolor
从图TonauramineOandsafranine中可以看出,吸附剂在吸附染料后颜色明
显变深;步证明了纤维素在复合凝胶中的骨架作用CAB-503samplesat298K
吸附染料后的样品明显膨大,
这进一(见析)纤维素含量过低时凝胶稳定性下降;纤维SEM分,素自身对染料也有一定的吸附能力,对亚甲基蓝的吸附量为
2染料的吸附量也逐渐增大5.18mg/g;
随着样品中海藻酸钠,含量的增加样品对吸附量为吸附量也有较大差别163.36mg/,g这主要是由于染料分子;对CAB-50于不同染样品对亚甲基蓝的料同种吸附的剂空的间图4 CAB-50对亚甲基蓝吸附量时间变化曲线和准
二级动力学拟合曲线Fig4Thesecond-orderadsorptionkineticcapacitmodely-timeforcurvemethandylenepseudo-blue从上述onthe吸CAB-50
附量数据看,在此选用较高吸附量的
CAB-50对吸附效能.50/L吸附,研究其吸附动力学变化和从图mg
增加然后逐渐到达吸附平衡4可以看出90min以前吸附量快速
t/qt=1/k2/q2
e+t/,采用准二级动力学方程
qe对其拟合后发现级动力学R2吸附量qe=168.6mg接近,准二级动力学方程是依据吸附剂和吸附/L与实际值=160.CAB-503.93967,
m理对亚甲基蓝的吸附满足准二g/论饱和物g较为
的电
子共用和转移有决速步骤的化学吸附[18]
过程.
CAB-50中的羧基和羟基官能团结合的化学吸附过
,因此染料通
图出,吸附剂通过5为CAB-50的吸附,与吸附时间相比0.1mol脱附/L的-脱附图.从图盐酸溶液脱出5中可以看吸附的染料在10~15min内完成,将脱附完成的吸附剂再次用于亚甲基蓝的吸附,通过循环后吸附量仍然能保持初始值的通过制备海藻酸钠复合物来提8高1%其.
5次吸附性能,是
研究热点之一[19-21]值敏感海藻酸钠/氧化石墨烯复合水凝,刘翠云等[21]
的研究结果表明胶球对亚甲p基
H
蓝的最大吸附量为总结的目前研究亚甲基蓝吸附剂性能对比153.8mg/g.与Rafatullah等
[22]
,本项研究
所制备的海藻酸钠/纤维素复合水凝胶球的饱和吸附量适中(不同天然吸附剂的亚甲基蓝吸附量在3002.24~
和海藻酸钠生物质资源制备的吸附剂也具有良好的可
mg/g),并且具有良好的重复利用性,采用纤维素
吴 鹏等:海藻酸钠/纤维素水凝胶球的制备与应用
再生性和良好的生物相适应性,同时避免了吸附剂废弃导致的二次污染
.
:talysisB:Environmental,2004,49(1)1-14.
[4] HouasaA,LachhebaH,KsibiM,etal.Photocatalytic[5] GargVK,GuptaR,YadavAB,etal.Dyeremovalfrom
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10147
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图5 对亚甲基蓝的吸附脱附图以及吸附脱
附吸附量变化曲线maceuticalRC,SheskeExcipients-7yPJ,thQuinn[M].LondonMFig5thesorpptionhotoforgrapmethhandylenecurveblueofonadsortheptionCAB-50andde-[11] PressLiusZhimin,2009.g1,1-1Yan2.
gShaoli,WuPen4 结(1 论
fiberpherical) 基于pH值反转的落球法制备出纤维素和[12] Jin5):Hao6[9-7J]mesoporousaerogelsfrom,3.Science.
andTechnology海藻酸钠不同质量分数的水凝胶球,在海藻酸钠质量lulosechemicalaeroNishiandgelsyEn[amagJineerin].ColloidsY,WadagAspandM分数≤50%时凝胶保持稳定的球形结构,内部呈现丝ects状交叉的三维网络多孔结构;海藻酸钠和纤维素复合[13] Lateef67.
凝胶通过物理聚集结合在一起(.
2) 海藻酸钠质量分数为andp1ofrocessrecoverH,GrimesChemicalforyrecoverofcelluloseS,KewcharoenwonTechnoloyfromandgypandalipger-basedninBiotechnolo剂和吸附物的电子共用和转移有决速步骤的化学吸附63.36mg/g,
吸附过程满足准,二对亚甲基蓝吸50%的复合凝胶球对阳离子染料有良好的吸附效果级动力学,属附于量吸为附[14] (12):1818-1827.
过程,吸附后的吸附剂可以通过cellulose-MurakamipolMymerized,KanekoaionicY,liKadokawa,5次吸附脱附后仍能保0.1mol持初/始L的值HCl溶液进行解析pquid.81%的吸附量dissolvinolymerizationgsolutionofp[olJ]y.merizableCarbohydrate参考文献:
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下转第10152页)
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PreparationofsupportedTiO2ultrafiltrationmembranes
SHISheng-fang,GUJing-hua,ZHANGYue
(SchoolofMaterialScience&Engineering,BeihangUniversity,Beijing100191,China)
Abstract:TiO2colloidalsolwaspreparedbysol-gelmethodwithtitaniumtetra-isopropoxideasrawmaterial.TiO2ultrafiltrationmembraneswerepreparedusingAl2O3microfiltrationmembraneof100nmporesizeassupport.Effectsofadditivecontentsindippingsols,coatingtimesandcoatingtimeontheintegrityofTiO2ul-trafiltrationmembraneswereinvestigated.ItisindicatedthatdefectsinTiO2ultrafiltrationmembranescanbedeliminatedbyadjustingadditivecontents,coatingtimesandcoatingtime.AdditivecontentinsolhasnoeffectsonthephaseofTiO2ultrafiltrationmembranes.TiO2ultrafiltrationmembraneswithoutcracksandpinholescanbeobtainedfromTiO2solwithamassratiom(TiO2)∶m(PVA)∶m(HPC)of8∶2∶2bycoatingfor10-15stwice.TiO2layerthicknessisabout1μm,theporesizedistributesintherangeof3-8nm,andtheporosityis42%.
Keywords:TiO2ultrafiltrationmembrane;asymmetricmembrane;porestructure
文章编号:1001-9731(2015)10-10144-04
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卷2015年第10期(46)
海藻酸钠/纤维素水凝胶球的制备与应用
(东北林业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150040)
摘 要: 利用基于pH值反转的落球法制备出不同质量分数的纤维素和海藻酸钠复合水凝胶球,并采用扫描电子显微镜(和傅里叶变换红外光谱(SEM)FT-对凝胶样品的形貌和化学态进行表征.结果表明IR)
海藻酸钠含量≤50%时凝胶球可以保持稳定的球形结构,内部为纤维链交叉聚集的三维网络多孔结构.复合凝胶球对亚甲基蓝、金胺O和臧红T等阳离子染料有着良好的吸附效果,含有50%海藻酸钠凝胶球对亚/甲基蓝的吸附量为163.吸附过程满足准二36mgg,阶动力学方程,经过5次吸附脱附实验后仍然保持初始81%的吸附量.因此,该复合凝胶球可以作为一种低成本的生物吸附剂用于染料处理领域.关键词:纤维素;吸附;阳离子染料 海藻酸钠;DOI:10.3969/issn.1001-9731.2015.10.029j.中图分类号: TB34;O636
文献标识码:A
∗
吴 鹏,刘志明
10]
.本项研究在纤维素球形成为一种稳定的吸附剂[
11]
,凝胶的研究基础上[采用落球法制备出海藻酸钠/
纤维素复合水凝胶球来改善海藻酸钠凝胶在水中的稳定性,并采用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱
对复合水凝胶球的微观形貌和化学态组成进行分析,研究了海藻酸钠/纤维素复合水凝胶球对亚甲基蓝、臧红T和金胺O3种阳离子染料的吸附特性以及吸附
脱附重复利用特性.
2 实 验
2.1 材 料
,天然竹纤维(纤维素含量大于1.5D×38mm)
明通竹炭制品有限公司;海藻酸钠,粘度1.98%,05~红T,分析纯,阿拉丁试剂.2.2 方 法
1 引 言
天津市兴复精细化工研究所;三氯甲烷、尿1.15Pa•s,素、氢氧化钠、乙酸乙酯、盐酸、亚甲基蓝、金胺O和臧基于pH值反转的落球法制备海藻酸钠/纤维素水凝胶球.将NaOH、尿素、水和天然竹纤维(质量比在-12℃温度下搅拌溶解,得到质量7∶12∶79∶2)
,分数2%的透明纤维素溶液(将海藻酸钠和去离Ⅰ)子水(质量比1∶49)在室温下搅拌溶解,得到质量分,数2%的海藻酸钠溶液(然后将溶液Ⅰ和Ⅱ按照Ⅱ)质量分数1∶3,用1mL一1∶1和3∶1的比例混合,
次性滴管将其逐滴加入到三氯甲烷、乙酸乙酯和乙酸配制成的酸性再生溶液中,固化5min后,取出凝胶样品用流动的去离子水冲洗,将所得的水凝胶样品依次
随着工业技术的进步大量的合成染料用于纺织和印染工业,但是由于合成染料中存在复杂的芳香结构很难被生物所降解.因此含有染料的废水排放的环境中不仅破坏环境也极大地威胁到人类的健康.据调查从事纺织印染工业的工人有着很高的膀胱癌患病因此,从废水中去除染料对环境保护和人类健康有着重要的意义.很多方法用于水中染料的去除,其中一
3-4]5]
,,种是采用光催化降解[另一种是吸附去除[但是1]2]
;.率[乳腺癌和染发剂的使用也存在明显的关系[
前者往往需要额外的光源并且分散在水中的催化剂很难回收.吸附手段是去除染料等污染物去除较为重要的应用手段,但是合成高分子吸附剂在废弃后会导致环境的二次污染.如今很多研究者关注生物质材料在水中重金属和有机污染物去除领域的应用,如壳聚
6]7]8]、、糖[纤维素[海藻酸钠[等,这些材料具有良好生
2.3 样品的表征
为了减少样品在直接干燥过程中产生内部结构塌陷和收缩,将上述制备的水凝胶样品采用叔丁醇置换和冷冻干燥制成相应的气凝胶样品后再对其形貌进行
12]
.相应的气凝胶样品的形貌的分析采用美国分析[
记为CAB-25、CAB-50和CAB-75.直接用Ⅰ溶液制
备出纤维素球形水凝胶作为参照样品记作CAB-100.
物相容性、可再生性和可降解性等特点被称为生物吸附剂.其中海藻酸钠是广泛存在于褐藻细胞壁中的阴
9]
.虽离子多糖,在食品和药品领域有着广泛的应用[
然其富含阴离子羧基对阳离子染料的有着潜在的吸附能力,但其极强的吸水性和在水中的溶解性使其不能
∗
FEI公司的QUANTA200型扫描电子显微镜(SEM)
进行观察;干燥后凝胶样品和海藻酸钠原料的化学态分析采用美国NICOLET仪器有限公司的MAGNA-
;基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(国家自然科学基金资助项目2572014EB01-02,2572014AB20)
(31070633)
收到初稿日期:收到修改稿日期:通讯作者:刘志明,2014-09-122014-11-28E-mail:zhimingliuwhy@126.com
,作者简介:吴 鹏 (男,河南洛阳人,在读博士,师承刘志明教授,主要从事纤维素气凝胶和纳米纤维素复合材料研1987-)
究.
IR560型傅里叶变换红外光谱仪测定.2.4 阳离子吸附性能
吴 鹏等:海藻酸钠/纤维素水凝胶球的制备与应用
附量随时间的变化对其吸附动力学进行分析;将吸附/L的HCl水溶亚甲基蓝后的CAB-50样品用0.1mol
/L的亚甲基蓝液20mL进行脱附,然后再置于50mg溶液100mL中进行吸附,重复5次得到每次的吸附
.量变化比(qn/q1)
10145
分别置于上述100mL的染料水溶液中,在6.6g)
/min转速搅拌吸附5h后采298K的温度下以100r
用北京普析TU-1901紫外可见分光光度计测定其吸附前后浓度变化,根据q=(其中,C0-Ce)V/m,q为
/,吸附量(计mgC0和Ce为吸附前和后的体系浓度,g)算出相应的吸附量;测定CAB-50在亚甲基蓝中的吸
/L配制亚甲基蓝、金胺O和臧红T浓度为50mg
的水溶液,将干重为0.对应CAB-1001g水凝胶样品(湿重为2.3g、CAB-75湿重为3.5g和CAB-50湿重为
3.1 形貌分析
图1为CAB-100、CAB-75和CAB-50所得气凝胶的SEM图和对应标号样品水凝胶的宏观照片.
3 结果与讨论
图1 样品的SEM 从图1照片中观察可知,
Fi在复合凝胶样品中海藻g1SEMimagesandphoto酸钠比例小于50%以下样品可以保持较为均一的稳定凝胶球,当海藻酸钠含量高于75%时凝胶样品的稳定性下降,在洗涤过程中就严重的破碎,,其中纤维素凝胶球的直径为3mmCAB-75和CAB-50凝胶球的直径为丰富的2.5多mm孔结;从构SEM图中可以看出凝胶样品都具有,其中表现为链状交叉的三维CAB-1网络结00构、,CAB-7而5和因此可以合理的推CAB-25CAB-50样品表现为颗粒堆积的多孔结构,断出纤维素分子聚集形成的网络成为凝胶中骨架,海藻酸钠分子在纤维素骨架上聚集,故纤维素的含量对球形凝胶的结构稳定起着决定性作用,从下文吸附后样品的形态变化也可以进一步证明.
3.2 红外分析
(图2为干凝胶样品和海藻酸钠的傅里叶变换
FT-IR)
红外光谱.图和宏观图像
graphofsamples(inset)图2 样品的FT-IR图
从图2Fi可以看出g2FT-IR,海藻酸钠spectraof和纤sam维p素les的复合凝胶
主要是通过氢键和分子间作用力结合在一起的,没有发生明显的化学反应.其中3300~3500cm1—对应振动吸收峰OH伸缩振动吸收峰,[13]
的弯曲振动峰,1[
46472700~2900cm1对应CH2的]
C—O—C的伸缩振动
,1cm1为纤维素中所吸收水的羟基1024cm1对应脱水吡喃环中[14]
,这些吸收峰在纤维素和海藻
酸钠中都存在并且差异不大.而1370cm1为纤维素中—OH的弯曲振动吸收峰随着纤维素含量的减少此
14]
,1410cm1为海藻酸钠中羧基峰也逐渐变弱[
O—C—O键对称伸缩振动对C—OH变形振动的贡献15]
,所产生的吸收峰随着海藻酸钠的增加而逐渐增强[
10
146
位阻和电荷分布差异导致的
.
卷2015年第10期(46)
1600cm-1为羧酸盐的特征吸收表明在各凝胶样品中
16]
,羧基以钠盐的形式存在[峰强度也随着样品中海藻酸钠含量的增加而增加,898cm-1是苷键的变形振动
17]
,它仅在纤维素Ⅱ型中表现出来[表明凝胶样品中纤3.3 吸附性能分析
维素Ⅱ型的形式存在.
从以上复合凝胶球的形貌和红外分析中可以看出一定量的海藻酸钠引入到纤维素凝胶骨架中不仅保留了原始纤维素凝胶的多孔性还将带有较强负电荷的羧基引入到复合凝胶中,因此利用凝胶的以上特性对阳离子染料进行吸附研究.图和CAB-50对亚甲基蓝、金胺O3为和臧红CAB-1T的吸附量变00、CAB-75化图和颜色变化图
.图Fig33 样品对The3种染料的吸附量变化图和颜色变化图
formethvariationyleneofblueadsor,ptioncapacityandcolor
从图TonauramineOandsafranine中可以看出,吸附剂在吸附染料后颜色明
显变深;步证明了纤维素在复合凝胶中的骨架作用CAB-503samplesat298K
吸附染料后的样品明显膨大,
这进一(见析)纤维素含量过低时凝胶稳定性下降;纤维SEM分,素自身对染料也有一定的吸附能力,对亚甲基蓝的吸附量为
2染料的吸附量也逐渐增大5.18mg/g;
随着样品中海藻酸钠,含量的增加样品对吸附量为吸附量也有较大差别163.36mg/,g这主要是由于染料分子;对CAB-50于不同染样品对亚甲基蓝的料同种吸附的剂空的间图4 CAB-50对亚甲基蓝吸附量时间变化曲线和准
二级动力学拟合曲线Fig4Thesecond-orderadsorptionkineticcapacitmodely-timeforcurvemethandylenepseudo-blue从上述onthe吸CAB-50
附量数据看,在此选用较高吸附量的
CAB-50对吸附效能.50/L吸附,研究其吸附动力学变化和从图mg
增加然后逐渐到达吸附平衡4可以看出90min以前吸附量快速
t/qt=1/k2/q2
e+t/,采用准二级动力学方程
qe对其拟合后发现级动力学R2吸附量qe=168.6mg接近,准二级动力学方程是依据吸附剂和吸附/L与实际值=160.CAB-503.93967,
m理对亚甲基蓝的吸附满足准二g/论饱和物g较为
的电
子共用和转移有决速步骤的化学吸附[18]
过程.
CAB-50中的羧基和羟基官能团结合的化学吸附过
,因此染料通
图出,吸附剂通过5为CAB-50的吸附,与吸附时间相比0.1mol脱附/L的-脱附图.从图盐酸溶液脱出5中可以看吸附的染料在10~15min内完成,将脱附完成的吸附剂再次用于亚甲基蓝的吸附,通过循环后吸附量仍然能保持初始值的通过制备海藻酸钠复合物来提8高1%其.
5次吸附性能,是
研究热点之一[19-21]值敏感海藻酸钠/氧化石墨烯复合水凝,刘翠云等[21]
的研究结果表明胶球对亚甲p基
H
蓝的最大吸附量为总结的目前研究亚甲基蓝吸附剂性能对比153.8mg/g.与Rafatullah等
[22]
,本项研究
所制备的海藻酸钠/纤维素复合水凝胶球的饱和吸附量适中(不同天然吸附剂的亚甲基蓝吸附量在3002.24~
和海藻酸钠生物质资源制备的吸附剂也具有良好的可
mg/g),并且具有良好的重复利用性,采用纤维素
吴 鹏等:海藻酸钠/纤维素水凝胶球的制备与应用
再生性和良好的生物相适应性,同时避免了吸附剂废弃导致的二次污染
.
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图5 对亚甲基蓝的吸附脱附图以及吸附脱
附吸附量变化曲线maceuticalRC,SheskeExcipients-7yPJ,thQuinn[M].LondonMFig5thesorpptionhotoforgrapmethhandylenecurveblueofonadsortheptionCAB-50andde-[11] PressLiusZhimin,2009.g1,1-1Yan2.
gShaoli,WuPen4 结(1 论
fiberpherical) 基于pH值反转的落球法制备出纤维素和[12] Jin5):Hao6[9-7J]mesoporousaerogelsfrom,3.Science.
andTechnology海藻酸钠不同质量分数的水凝胶球,在海藻酸钠质量lulosechemicalaeroNishiandgelsyEn[amagJineerin].ColloidsY,WadagAspandM分数≤50%时凝胶保持稳定的球形结构,内部呈现丝ects状交叉的三维网络多孔结构;海藻酸钠和纤维素复合[13] Lateef67.
凝胶通过物理聚集结合在一起(.
2) 海藻酸钠质量分数为andp1ofrocessrecoverH,GrimesChemicalforyrecoverofcelluloseS,KewcharoenwonTechnoloyfromandgypandalipger-basedninBiotechnolo剂和吸附物的电子共用和转移有决速步骤的化学吸附63.36mg/g,
吸附过程满足准,二对亚甲基蓝吸50%的复合凝胶球对阳离子染料有良好的吸附效果级动力学,属附于量吸为附[14] (12):1818-1827.
过程,吸附后的吸附剂可以通过cellulose-MurakamipolMymerized,KanekoaionicY,liKadokawa,5次吸附脱附后仍能保0.1mol持初/始L的值HCl溶液进行解析pquid.81%的吸附量dissolvinolymerizationgsolutionofp[olJ]y.merizableCarbohydrate参考文献:
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PreparationofsupportedTiO2ultrafiltrationmembranes
SHISheng-fang,GUJing-hua,ZHANGYue
(SchoolofMaterialScience&Engineering,BeihangUniversity,Beijing100191,China)
Abstract:TiO2colloidalsolwaspreparedbysol-gelmethodwithtitaniumtetra-isopropoxideasrawmaterial.TiO2ultrafiltrationmembraneswerepreparedusingAl2O3microfiltrationmembraneof100nmporesizeassupport.Effectsofadditivecontentsindippingsols,coatingtimesandcoatingtimeontheintegrityofTiO2ul-trafiltrationmembraneswereinvestigated.ItisindicatedthatdefectsinTiO2ultrafiltrationmembranescanbedeliminatedbyadjustingadditivecontents,coatingtimesandcoatingtime.AdditivecontentinsolhasnoeffectsonthephaseofTiO2ultrafiltrationmembranes.TiO2ultrafiltrationmembraneswithoutcracksandpinholescanbeobtainedfromTiO2solwithamassratiom(TiO2)∶m(PVA)∶m(HPC)of8∶2∶2bycoatingfor10-15stwice.TiO2layerthicknessisabout1μm,theporesizedistributesintherangeof3-8nm,andtheporosityis42%.
Keywords:TiO2ultrafiltrationmembrane;asymmetricmembrane;porestructure