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新型氨基功能化木质素微球:去除重金属离子的高性能生物吸附剂

       城市化和工业化造成了严重的水体污染。重金属离子是重要的污染物之一,它们对水生生物危害极大,且易通过食物链在人体内累积,引起多种疾病。目前,絮凝、离子交换、膜分离、反渗透、化学沉淀等方法被用来去除工业废水中重金属离子。但这些工艺设备昂贵,实施困难,运行成本高。多孔吸附剂吸附具有操作简单、去除效率高、选择性好、吸附剂可再生等诸多优点,被认为是一种有前途的去除重金属离子的方法。
       为了促进资源的有效利用和可持续发展,人们不断探究天然大分子在吸附上的应用。木质素作为一种可再生生物大分子,存在多种活性官能团(如羟基、羰基、羧基),对木质素进行化学改性,可获得具有高性能的木质素基吸附材料。
在近期一篇发表于《
International Journal of Biological Macromolecules》的论文中,贝尔格莱德大学、University of Defense和 Military Technical Institute研究人员将木质素硫酸盐与聚乙烯亚胺接枝剂、环氧氯丙烷交联剂反相悬浮共聚制备了一种新型氨基功能化木质素微球吸附剂(A-LMS)。探究海藻酸钠乳化剂(1、5和10 wt%)浓度对A-LMS形态、结构和氨基含量的影响。通过Brunauer-Emmett-Teller法,傅立叶变换红外光谱,扫描电子显微镜,X射线光电子能谱等对A-LMS进行表征。研究了pH值、A-LMS_5用量、温度、接触时间对Ni2+、Cd2+、As(V)和Cr(VI)离子吸附效率的影响。
        使用5 wt%的乳化剂,制备了高度多孔微球A-LMS_5,直径为800 ± 80 μm,表面积为7.68 m2 g-1和氨基含量为7.7 mmol g-1。用Langmuir模型计算得到Cd2+、Cr(VI)、As(V)和Ni2+离子最大吸附量分别为74.84、54.20、53.12和49.42 mg g−1。利用粒子群优化模型(PSO)对动力学数据进行模拟,结果表明,在孔隙网络中,外部传质速度快,颗粒内扩散对整体传质的影响显著。计算出PSO速率常数(k2g mg−1 min−1):Cd2+为1.48×10−2,Ni2+为0.97×10−2,CrO42−/HCrO4为1.73×10−2,H2AsO4/HAsO42−为0.75×10−2。这些结果表明,以生物废弃物为资源,合成的A-LMS对重金属离子展现高吸附能力。


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(来源:QYIM & AMSC MJ GAN 编报)
 
 

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