再生纤维素吸附材料孔隙与聚集态结构的调控及其重金属吸附性能研究

In this project, cellulose is dissolved to prepare regenerated cellulose samples with porous structure by physical coagulation and chemical crosslinking methods respectively. The pore structures and aggregation structures of the samples are adjusted by changing preparation conditions. The effect of preparation conditions on the pore structures and aggregation structures of these samples are to be studied. With regenerated cellulose as carriers, tannins with excellent absorbent ability for heavy metal are to be immobilized by homogeneous and inhomogeneous reaction respectively, to further improve the efficiency of removing heavy metal. With single heavy metal ion, multiple heavy metal ions, heavy metal compound as model adsorbate respectively, the effects of pore structures and aggregation structures on absorption properties of samples are to be studied, and the controlled correlations among preparation conditions, the structure and absorption properties of samples are to be established, helping to adjusting absorbent ability of regenerated cellulose by designing suitable structure for target heavy metal form. The research of this project may provide a new way to deal heavy metal pollutions, and to find new application areas for biomass.

本项目拟将纤维素溶解后，分别采用物理凝固法和化学交联法制备具有多孔结构的再生纤维素材料。通过改变再生及反应条件对材料孔隙结构及纤维素聚集态结构进行调控，建立制备条件与材料结构的可控关系。利用单宁良好的重金属吸附特性，以纤维素为固化载体，分别采用均相及非均相反应路线对单宁进行固定化，以提高再生纤维素材料的吸附性能。分别以单一重金属离子、多组分重金属离子及重金属络合物为吸附质模型，通过等温吸附实验和吸附动力学研究，解析再生纤维素材料孔隙结构及分子聚集态结构对其重金属吸附过程及吸附行为的影响机理，建立“制备条件-材料结构-吸附性能”的可控关系，以实现从结构设计出发，对材料重金属吸附性能的调控。本项目有望为重金属水污染治理提供新途径，同时也有望开拓生物质资源的应用领域，具有十分重要的意义。

本项目拟将纤维素溶解后，分别采用物理凝固法和化学交联法制备具有多孔结构的再生纤维素材料。利用单宁良好的重金属吸附特性，以纤维素为固化载体，分别采用均相及非均相反应路线对单宁进行固定化，以提高再生纤维素材料的吸附性能。结果表明，均相反应路线具有较好的单宁固定效果。分别以单一重金属离子、多组分重金属离子及阳离子型染料为吸附质模型，通过等温吸附实验、吸附动力学和热力学研究，解析再生纤维素材料吸附行为及吸附机理。多次吸附-解吸附循环实验表明单宁/纤维素材料具有良好的重复使用性能。在项目支持下，进一步拓展了单宁/再生壳聚糖材料和微纤化纤维素材料对溶液中重金属离子及阳离子染料吸附性能的研究。本项目有望为重金属及染料水污染治理提供新途径，同时也有望开拓生物质资源的应用领域，具有十分重要的意义。