木質素季銨化改性及其吸附性能研究.pdf

1、木質素是唯一一種可再生的芳香族化合物，由于廉價無毒，而具有開發(fā)利用的潛力和價值。目前，木質素這一天然可再生資源并沒有得到充分利用，而是排放或者燃燒掉，這在一定程度上不僅造成資源浪費，而且還導致環(huán)境污染問題。因此如何充分高值化利用這一天然高分子化合物具有重要的現實意義和經濟效益。本文從木質素高值化利用角度出發(fā)，討論了四種木質素基季銨鹽型陰離子吸附劑的制備方法及其合成機理，并對吸附劑物化性質和吸附性能做了詳細討論。
　　首先以有機木質

2、素作為基質，并分別在DMF溶液和NaOH水溶液中制備木質素基季銨鹽型陰離子吸附劑。
　　在 DMF溶液中以吡啶作為催化劑制備木質素基季銨鹽型陰離子吸附劑（D-LQA），并對其合成機理進行探討與分析。設計L9正交試驗，尋找最優(yōu)合成條件為木質素:吡啶:三乙胺=2g:3mL:12mL，最優(yōu)實驗溫度為70℃，反應時間是7h，產率為188.6％，硝酸鹽去除率為91.2%，并驗證反應溫度為最主要影響因素。
　　NaOH水溶液不僅環(huán)境友好

3、而且具有很好的經濟性,我們在NaOH水溶液中，且沒有催化劑存在條件下制備木質素基季銨鹽型陰離子吸附劑（CS-LQA），并對其合成機理進行探討與分析。討論NaOH水溶液濃度對整個有機合成反應的影響，并對其產率做了分析。實驗結果顯示當NaOH水溶液濃度為6mol/L時，CS-LQA吸附劑的產率和吸附容量分別為123.6%和38.3mg/g。
　　通過現代分析檢測手段對D-LQA和CS-LQA物化特性進行表征。通過31P-NMR分析知木

4、質素羥基總量為6.67mol/(kg木質素)，羥基木質素轉化率最高為21.9％左右。通過紅外光譜（FTIR）和電位分析知，D-LQA和CS-LQA結構中含有大量的帶正電荷的季銨基團。對D-LQA和CS-LQA吸附性能進行測試，并分別討論了吸附熱力學特點和吸附動力學特點。D-LQA吸附容量（74.53mg/g）高出現在市售吸附劑，CS-LQA吸附容量（38.3mg/g）處于市售吸附劑吸附容量平均水平，而且由于其制備工藝簡單，且環(huán)保無毒，有

5、良好的經濟性和環(huán)境性效益，均具有可替代市售產品的潛力。
　　最后討論了其他兩種不同木質素基季銨鹽型陰離子吸附劑的制備方法及其機理。方法一，在乙醇溶劑中，高氯酸作為催化劑的酸性條件下合成木質素基季銨鹽型陰離子吸附劑。同時對原料木素種類以及對溶劑的種類進行了分析與討論，結果顯示利用針葉木堿木素和乙醇溶液效果更好；方法二，是在DMF有機溶劑中，經亞硫酰氯氯化后合成木質素基季銨鹽型陰離子吸附劑。
　　我們將兩種方法所得產品分別對硫酸