纤维素的改性及对重金属离子去除的研究进展

本文在对纤维素的性质、结构和来源进行介绍的基础上,重点阐述了近年来国内外对纤维素改性的方法,其中包括醚化反应、酯化反应、接枝共聚反应和模板合成等.同时进一步总结了纤维素基吸附材料在含重金属离子废水中应用的研究进展.     

超声合成在双变性纤维印染废水处理剂合成上的应用

印染废水具有排放量大、解决难度高等特点,是废水治理工艺研究的焦点之一。纤维素是纤维状的、多毛细管的高分子聚合物,有着多孔性和大表面积的特性,可以作为吸附材料用于印染废水的处理。但是天然的纤维素的吸附能力较小,一定要通过化学改性,令它具有更强或更多的功能团,才能变成性能优良的吸附材料。目前对于纤维素的阴离子改性、阳离子改性及双变性改性已经取得了很多研究成果,但是由于纤维素本身结构的特点,对于纤维素的改性往往存在反应速度较慢,取代度不高等缺点。本文拟将超声合成法应用于纤维素改性,探索超声功率、超声时间、溶剂类型等因素对改性纤维素合成速率,取代度方面的影响。     

纤维素的改性及应用研究进展

植物纤维素是天然的可再生资源, 对纤维素的改性利用一直是研究的热点。本文简要介绍了纤维素的结构与性质, 综述了纤维素的改性方法, 包括物理改性、化学改性和生物改性等, 其中化学改性是最主要的方法, 包括酯化、磺化、醚化、醚酯化、交联和接枝共聚等, 通常涉及其结构中羟基的一系列反应。通过改性, 引进了一系列离子型基团, 有利于增强纤维素的亲水性。经改性后的纤维素与之前相比, 结晶度和聚合度明显降低, 可及度明显提高, 无论物理性质还是化学性质都表现出更大的优越性。其后回顾了纤维素衍生物在食品、造纸以及建筑行业中的一些研究应用成果, 阐述了其在医药及废水处理等方面的研究进展, 并展望了纤维素衍生物的发展前景。     

纤维素改性及吸附水体重金属综述

围绕天然纤维素的资源化利用和水体重金属治理问题，在传统废水重金属处理方法的基础上，基于天然纤维素的结构特点，展开介绍了改性纤维素吸附剂。综述了天然纤维素改性方法以及改性纤维素吸附剂对于水体中重金属离子的去除效果。通过文献可知：利用化学法从天然原料中提取纤维素的同时对纤维素进行化学改性，制备阳离子型纤维素吸附剂，既能高效地，有选择性地处理水体中的Cu、Zn、Hg、Cr、Cd等主要重金属阳离子，并且能减少化学药剂的使用量和使用种类，降低成本，简化处理工序，避免二次污染，实现循环利用。     

改性纤维素材料对金属离子吸附研究进展

纤维素在地球上含量十分丰富,且表面含有大量的羟基,可以通过羟基一系列的衍生反应,对纤维素进行改性,将纤维素制成离子型的吸附剂。本文就纤维素改性,综述了近些年来国内外以纤维素为原料改性制得的吸附剂相关的研究进展。     

新型微晶纤维素基吸附剂在处理工业废水中的应用研究

微晶纤维素作为一种环境友好型材料被广泛地应用于吸附研究中。重点综述了微晶纤维素的提取以及通过接枝、交联、化学改性和复合改性等方法对微晶纤维素基吸附剂进行改性并应用在去除工业废水中染料和重金属离子等方面。通过对微晶纤维素进行改性使其吸附量提高,但也有过程繁琐、耗时长、吸附物质覆盖面少等问题。因此,在对微晶纤维素基吸附剂未来发展方向进行展望时,提出应对吸附剂进行进一步优化以扩大吸附剂吸附范围,包括废水中其他污染物等。     

离子液体中纤维素的均相改性及其产物性能

卤代基团比羟基具有更高的反应活性,因此将含有卤素基团的有机化合物引入到纤维素骨架上可以提高其反应活性,为其后续接枝改性提供更广的应用范围。以氯乙酰氯为酯化剂,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（［Bmim］Cl）为反应介质,在不加任何催化剂的情况下,直接进行纤维素的均相酯化改性。着重探讨了反应温度、反应时间、酯化剂用量等因素对反应的影响。利用红外光谱（IR）以及核磁共振（NMR）对产物结构进行表征,并研究改性后纤维素在溶剂中的溶解性能。结果表明,离子液体中纤维素的均相酯化改性的最佳工艺条件为：纤维素葡萄糖单元与氯乙酰氯的摩尔比为1∶3,反应温度为常温,反应时间为2 h。此时,改性纤维素取代度为1.36。此外,改性后,纤维素酯易溶于丙酮、二甲基亚砜、四氢呋喃等有机溶剂。     

我国纤维素科学发展近况

近年来,中国纤维素科学已取得重大的进展。尤其在非木材纤维制浆与造纸、工业木质素的综合利用和纤维素化学——纤维素结构;纤维素非水溶剂和均相反应;纤维素膜;纤维素与其衍生物的改性以及纤维素材料的应用等方面,均取得可喜的成就。本文综述了以上各专题的研究与发展的近况。事实表明,纤维素科学已广泛引起国人的强烈兴趣与致力开拓。     

纤维素改性研究进展

综述了近年来纤维素改性的进展情况。纤维素预处理往往是纤维素改性的第一步,包括物理化学等方法。纤维素改性物主要包括纤维素酯类、醚类及接枝共聚物,介绍了近年来其化学改性的方法进展。纤维素的生物改性主要应用于造纸行业,利用纤维素酶、半纤维素酶等处理纸浆。细菌纤维素的改性方法包括细菌发酵时的生物改性及纤维素提纯之后的化学改性。最后展望了纤维素改性的应用前景。     

纤维素吸附材料的研究进展

纤维素是一种纤维状、多毛细管的天然高分子聚合物。纤维素中富含羟基,通过羟基的一系列衍生化反应,可以将纤维素改性成为阳离子纤维素、阴离子纤维素和两性纤维素等,作为吸附剂应用于环境污染的治理当中。综述了国内外纤维素吸附材料的研究进展,以及在环境治理方面的应用,并提出其在未来发展方向以及应用前景的展望。     

纤维素、环糊精及其衍生物在工业废水处理中的应用

纤维素和环糊精都是可降解的天然高分子材料,它们及其衍生物应用在工业废水处理中不会引起二次污染,日益受到人们的关注。文章针对纤维素和环糊精的结构特点,综述近年来纤维素、环糊精及其衍生物在吸附工业废水中的重金属离子和有机污染物方面的研究进展。     

Nanocellulose water treatment membranes and filters: a review

This review covers the use of nanocelluloses in water treatment applications with particular focus on membranes and filters made either entirely from (nano)cellulose or in composite approaches. Nanocelluloses are among the emerging materials of this century, having found an abundance of potential applications in the fields of composites, medicine, functional additives or water treatment. Water treatment applications in particular have received significant academic and commercial attention, with a large variety of approaches developed in order to address arguably one of the largest problems that humanity is confronted with in the 21st century: clean water. In this regard, treatment of both potable water and wastewater is of high importance. The reason for the viability of nanocelluloses as base material relies upon their high specific surface area and abundance of OH groups that already exhibit certain attraction toward pollutants carrying ionic structures or dyes and also can be easily modified to significantly increase the affinity of nanocelluloses toward these pollutants. Nanocelluloses in their various forms (cellulose nanocrystals, cellulose nanofibrils, bacterial cellulose) have been applied in water treatment, with membranes and filters (size exclusion, e.g. for nanoparticle filtration, or affinity membranes) as well as adsorbents (e.g. heavy metal ions, dyes, nitrates) being the most studied. © 2020 The Author. Polymer International published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Society of Chemical Industry.     

农作物废弃物在工业废水处理方面的研究应用

农作物废弃物中含有丰富的纤维素和木质素.纤维素作为自然界中储量最大的天然高分子材料,具有价廉易得、易被微生物降解、不会给环境带来第二次污染等特点,长期以来对其开发利用一直是科技工作者研究的热点,而利用天然吸附材料处理含重金属废水是目前最有前途的方法之一.作者主要从生物吸附的概念和对废水中污染物的吸附机理方面,综述了以纤维素、木质素为主要成分的农作物废弃物作为吸附材料或用来制备絮凝剂的研究情况以及存在的问题,探索了今后的研究方向.     

功能性再生纤维素复合膜的制备及性能研究进展

纤维素是自然界中储量最大的天然高分子化合物,被认为是未来能源和化工的主要原料。然而,天然纤维素聚合度高、结晶度高的特性,使其难以溶于常规溶剂,极大限制了纤维素的应用。近年来,人们发现了多种新型纤维素溶剂体系,本文简要介绍了基于新型纤维素溶剂体系制备而来的再生纤维素膜以及一系列功能性再生纤维素基有机/无机复合膜材料。通过新型纤维素溶剂体系溶解再生得到的再生纤维素基复合膜在多孔性、热稳定性、强度等性能方面得到一定程度的改善,有望应用于包装、污水处理、传感器、生物医学等领域。本文基于再生纤维素膜及其复合膜材料的最新研究进展,对今后发展的热点方向进行了展望,旨在为纤维素溶解和功能性再生纤维素新材料的开发提供参考。     

含硫纤维素衍生物的研究进展

简述了近年来在含硫纤维素衍生物方面的研究进展。将含硫纤维素衍生物分为巯基纤维素与费原酯棉、水溶性含硫纤维素衍生物和聚硫醚纤维素三大类，对含硫纤维素衍生物的合成、应用及其与金属离子作用机理作了论述。     

细菌纤维素硫酸酯的制备及吸附Cu~(2+)的研究

以细菌纤维素为原料,合成细菌纤维素硫酸酯,用于吸附去除水中的Cu2+。采用红外光谱仪对细菌纤维素硫酸酯的结构进行了分析,探讨了反应时间、温度、H2SO4浓度等因素对交换容量的影响,在优化条件下交换容量为2.87mmol·g-1,并对其吸附Cu2+的性能进行了研究。结果表明,细菌纤维素硫酸酯对Cu2+有强的吸附能力,且易于再生。     

A/O生物接触氧化法处理回收醋纤工业废水

采用A/O生物接触氧化法处理醋纤工业废水。实践表明,该工艺处理效果好,运行管理简单,出水可完全回用于补充锅炉用水、循环水、消防用水及冷冻水,社会、环境和经济效益均较显著。     

Adsorptive Characteristics of Chromium(VI) Ions from Aqueous Phase by Iron(III) Coordinated Amino-Functionalized Poly(glycidyl methacrylate)-Grafted Cellulose: Equilibrium Kinetics and Thermodynamic Study

A novel sorbent, Iron(III)-coordinated amino-functionalized poly(glycidyl methacrylate)-grafted cellulose (Fe(III)-AM-PGMACell), was prepared through graft copolymerization of glycidyl methacrylate (GMA) onto cellulose (Cell) in the presence of N,N′-methylenebisacrylamide (MBA) as a cross linker using benzoyl peroxide initiator, followed by treatment with ethylenediamine and ferric chloride in the presence of HCl. The surface features of the adsorbent were characterized using FTIR, XRD, and SEM, N₂ adsorption, and potentiometric titration. The contact time to attain equilibrium and the pH value for maximum adsorption were found to be 90 min and 4.0, respectively. A two-step pseudo-first-order kinetic model agreed well with the dynamic behavior for the adsorption process. Equilibrium data were fitted with the Langmuir, Freundlich, and Sips isotherm equations with the latter giving the best fit to the experimental data with maximum adsorption capacity of 72.05 mg/g at 30°C. A simulated industry wastewater sample was treated by the Fe(III)-AM-PGMACell to demonstrate its efficiency in removing Cr(VI) from wastewater. The adsorbed Cr(VI) ions were desorbed effectively by 0.1 M NaCl solution and hence can be reused through many cycles of water treatment and regeneration without any loss in the adsorption capacity.     

木屑黄原酸酯法处理含铜废水的试验研究

采用木屑黄原酸酯(SCX)进行了处理铜离子废水试验,静态条件下研究了SCX-1对重金属离子的吸附性能,以及药剂用量、初水浓度、pH值和反应时间等条件对其效果的影响。结果发现,SCX对重金属离子具较好的吸附性能,pH值范围广,吸附量大,一次性去除率高达99%以上,处理后的水质达国家排放标准。含有重金属盐的残渣在自然水体中较稳定。