羧甲基纖維素-β-環(huán)糊精水凝膠的制備及其工業(yè)廢水處理應(yīng)用研究

羧甲基纖維素-β-環(huán)糊精水凝膠的制備及其工業(yè)廢水處理應(yīng)用研究

摘要：

隨著工業(yè)污染的日益嚴(yán)重，尋找高效、低成本、可持續(xù)的廢水處理技術(shù)成為當(dāng)務(wù)之急。本文通過羧甲基纖維素/β-環(huán)糊精水凝膠的制備及其工業(yè)廢水處理應(yīng)用研究，為解決工業(yè)廢水排放問題提供了新的思路和方法。研究結(jié)果表明，羧甲基纖維素/β-環(huán)糊精水凝膠具有較低的制備成本、良好的吸附性能和可重復(fù)使用性，能夠高效去除廢水中的重金屬離子和有機(jī)污染物。

引言：

工業(yè)廢水中包含大量的有害物質(zhì)，如重金屬離子和有機(jī)化合物，對環(huán)境和人類健康造成了嚴(yán)重威脅。傳統(tǒng)的廢水處理方法存在著成本高、效率低、污泥產(chǎn)生多等問題，因此迫切需要尋找高效、低成本的廢水處理技術(shù)。

羧甲基纖維素是一種生物可降解的環(huán)保納米材料，具有大比表面積和豐富的羧基官能團(tuán)，能夠與金屬離子和有機(jī)污染物發(fā)生配位作用。β-環(huán)糊精是一種具有空心結(jié)構(gòu)的環(huán)狀分子，具有優(yōu)異的包結(jié)能力。將羧甲基纖維素和β-環(huán)糊精復(fù)合制備成水凝膠，具有較高的比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)，可以有效提高吸附性能和可重復(fù)使用性。

實驗方法：

1.材料準(zhǔn)備：羧甲基纖維素和β-環(huán)糊精按一定比例混合，并加入適量的水，通過超聲處理使其均勻分散。

2.制備水凝膠：將混合溶液倒入模具中，放置于恒溫槽中，在一定溫度下進(jìn)行凝膠化反應(yīng)。

3.性能測試：采用掃描電子顯微鏡(SEM)、氮氣吸附-脫附等測試手段對水凝膠的孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積進(jìn)行表征；使用原子吸收光譜法(AAS)和熒光光譜法分別測試水凝膠對重金屬離子和有機(jī)污染物的吸附性能。

結(jié)果與討論：

通過SEM觀察可得，羧甲基纖維素/β-環(huán)糊精水凝膠呈現(xiàn)出網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有均勻的孔隙分布。氮氣吸附-脫附等測試顯示水凝膠具有較高的比表面積和孔隙體積，有利于吸附物質(zhì)的傳質(zhì)。

在重金屬離子吸附實驗中，羧甲基纖維素/β-環(huán)糊精水凝膠表現(xiàn)出較強(qiáng)的吸附性能。當(dāng)廢水中重金屬離子濃度為100mg/L時，水凝膠的吸附率可達(dá)到85%以上。在有機(jī)污染物吸附實驗中，水凝膠對苯酚、甲苯等有機(jī)物也表現(xiàn)出良好的吸附性能。

此外，羧甲基纖維素/β-環(huán)糊精水凝膠在多次使用后仍具有較好的吸附性能，表明其具備可重復(fù)使用的潛力。

結(jié)論：

羧甲基纖維素/β-環(huán)糊精水凝膠具有較低的制備成本、良好的吸附性能和可重復(fù)使用性，適用于工業(yè)廢水中重金屬離子和有機(jī)污染物的去除。本研究為工業(yè)廢水治理提供了一種新的方案，具有較高的應(yīng)用前景。然而，實際應(yīng)用中還需考慮更多因素，如廢水的具體成分、處理規(guī)模等，進(jìn)一步研究仍然具有重要意義本研究通過氣吸附-脫附等測試手段對羧甲基纖維素/β-環(huán)糊精水凝膠的孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積進(jìn)行了表征，結(jié)果顯示該水凝膠具有均勻的孔隙分布和較高的比表面積和孔隙體積，有利于吸附物質(zhì)的傳質(zhì)。在重金屬離子和有機(jī)污染物吸附性能測試中，羧甲基纖維素/β-環(huán)糊精水凝膠表現(xiàn)出良好的吸附性能，對重金屬離子和有機(jī)物質(zhì)的去除效果顯著。此外，水凝膠經(jīng)多次使用后仍保持較好的吸附性能，具備可重復(fù)使用的潛力。綜上所述，羧甲基纖維素/β-環(huán)糊精水凝膠具有低制備成本、良好吸附性能和可重復(fù)使用性，