纤维素基化学改性吸附材料研究进展
2021-01-16朱红祥任世奇陈健波
伍 琪,朱红祥,薛 飞,任世奇,陈健波
(1.广西大学轻工与食品工程学院,广西南宁 530004;2.广西壮族自治区林业科学研究院,广西南宁 530002;3.广西南宁桉树林生态系统定位观测研究站,广西南宁 530002)
纤维素是一种纤维状多毛细管的立体规整性天然高分子,具有管状和大比表面积的特性,但分子内含有众多亲水性羟基,这些羟基活性不强且大部分是以分子内和分子间氢键的形式存在的。氢键作用产生超分子结构,纤维的机械性增强,导致纤维素很难溶解,不仅其直接作为吸附剂时吸附能力差,其自身的反应活性也会降低(图1)。因此,对纤维素表面进行功能改性成为提高其吸附能力和效果的重要途径。

图1 纤维素分子结构Fig.1 Molecular structure of cellulose
纤维素分子的每个重复单元均含有1个伯羟基和2 个仲羟基,一般可通过纤维素的化学改性方法(酯化、醚化、氧化、接枝共聚和交联)引入多种具有吸附性能的功能基团,如-COOH、-OH、-NH2和-SH等[1-6],对其表面进行改性,提高其对重金属离子的吸附性能[7]。Lukojko 等[6]在纤维素上合成无定型氧化硅涂层(图2a);Zhao 等[4]以环氧季铵盐为原料与羧甲基纤维素钠进行接枝,制得既含有阴离子基团又含有阳离子基团的两性型纤维素基吸附材料,并首次对马铃薯(Salanum tuberosum)淀粉废水进行了处理(图2b);Chen 等[2]利用丙烯腈醚化改性甘蔗(Saccharum officinarum)渣,再通过丁腈基与叠氮基间的链接化学反应,制备出对Cu(II)和Pb(II)具有吸附效果的改性材料(图2c);Luo等[5]利用聚乙烯亚胺接枝玉米(Zea mays)苞片,制备的农业废弃物基吸附材料对水体中的重金属离子Cr(VI)有较好的吸附效果(图2d)。……
