廢棄煙濾嘴制備醋酸纖維素微球及其對(duì)Pb(II)的吸附性能

背景介紹重金屬鉛不可生物降解，會(huì)在生物體中累積，通過食物鏈威脅人類健康。從環(huán)境中去除鉛離子的方法有沉淀、離子交換、吸附、反滲透、超濾和膜分離等。其中吸附法由于具有原料來源廣泛、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是最有效的方法。纖維素作為自然界含量最多的天然高分子材料，被廣泛用于重金屬鉛離子的吸附中。廢棄卷煙濾嘴中含有醋酸纖維素，但由于其可利用的吸附位點(diǎn)少，對(duì)重金屬離子的去除率相對(duì)較低。采用適當(dāng)?shù)姆椒▽U棄煙嘴中的醋酸纖維素轉(zhuǎn)化為多孔微球，增大其比表面積，提高對(duì)鉛離子的吸附效果。文章亮點(diǎn)01.報(bào)道了一種從廢棄卷煙濾嘴中回收再生的羧酸纖維素多孔微球的制備方法；02.掃描電鏡、氮吸附和壓汞法顯示，適當(dāng)?shù)陌l(fā)泡劑用量和攪拌速度可使醋酸纖維素微球尺寸增大，貫通的大孔結(jié)構(gòu)顯著增多，從而提高其對(duì)鉛離子的吸附性能；03.為植物廢棄物“變廢為寶”提供了一種新的思路，也為鉛離子吸附的研究和應(yīng)用提供了指導(dǎo)。內(nèi)容介紹1實(shí)驗(yàn)部分1.1

主要儀器與試劑1.2

廢棄濾嘴醋酸纖維素的再生1.3

多孔醋酸纖維素微球的制備多孔微球的制備采用雙重乳液溶劑揮發(fā)法與氣體發(fā)泡技術(shù)相結(jié)合的方法制備。典型制備過程見圖1：將5.0g再生醋酸纖維素溶解于100mL混合溶劑

（m(二氯甲烷):m(乙酸乙酯)=1:1）中得到油相（O）；將20.0mL溶解有0.02wt%PVA和一定含量（0%~10%）碳酸氫銨的水溶液作為內(nèi)水相（W1）加入至上述油相中，使用分散機(jī)高速乳化1min制得W1/O乳液；將上述W1/O乳液加入至800mL0.2wt%PVA的外水相（W2）中，機(jī)械攪拌得到W1/O/W2乳液；繼續(xù)常溫?cái)嚢?h（攪拌速度200~400

r/min），揮發(fā)有機(jī)溶劑，液滴固化得到微球，經(jīng)過濾、洗滌、干燥后制得醋酸纖維素多孔微球。1.4

吸附性能測(cè)試采用靜態(tài)吸附法測(cè)定了醋酸纖維素多孔微球?qū)b2+的吸附性能。2結(jié)果與討論2.1

再生醋酸纖維素制備多孔微球研究以廢棄卷煙濾嘴再生的醋酸纖維素為原料，采用雙重乳液溶劑揮發(fā)法與氣體發(fā)泡技術(shù)相結(jié)合制備了醋酸纖維素微球，F(xiàn)T-IR譜見圖2。在1758cm-1處有明顯的酯羰基（C=O）伸縮振動(dòng)峰，1375cm-1處為C-O-C的伸縮振動(dòng)峰，1237、1048cm-1分別歸屬于C?O鍵和酯基的伸縮振動(dòng)。圖2

再生醋酸纖維素微球的紅外譜圖2.1.1

內(nèi)水相發(fā)泡劑用量的影響圖3為不同發(fā)泡劑用量所制備的醋酸纖維素微球尺寸分布圖。圖3

不同發(fā)泡劑用量所制備的醋酸纖維素微球尺寸分布圖2.1.2

攪拌速度的影響在雙重乳液體系，攪拌速度是控制乳液液滴尺寸的一個(gè)重要參數(shù)。圖5給出了相同發(fā)泡劑NH4HCO3含量（10%）、不同攪拌速度制備的微球的尺寸分布。圖5

不同攪拌速率制備的醋酸纖維素微球尺寸分布圖2.2

醋酸纖維素多孔微球的吸附性能采用靜態(tài)吸附法評(píng)價(jià)了醋酸纖維素多孔微球?qū)b2+的吸附性能，結(jié)果見圖7。圖7

醋酸纖維素多孔微球?qū)b2+的吸附2.2.1

醋酸纖維素多孔微球?qū)b2+的吸附動(dòng)力學(xué)為探究醋酸纖維素微球吸附鉛離子的動(dòng)力學(xué)吸附機(jī)理，測(cè)量吸附時(shí)間5~240min的A3微球?qū)b2+離子的去除影響，結(jié)果如圖8所示。圖8

不同時(shí)間下醋酸纖維素多孔微球?qū)b2+離子吸附情況2.2.2

醋酸纖維素多孔微球?qū)b2+的吸附等溫線吸附等溫線可反映出吸附劑和被吸附物質(zhì)之間的作用方式，進(jìn)一步解釋吸附機(jī)理。3結(jié)論以廢棄卷煙濾嘴為原料，對(duì)醋酸纖維素進(jìn)行再生處理，并采用雙重乳液溶劑揮發(fā)法與氣體發(fā)泡技術(shù)相結(jié)合的方法制備了醋酸纖維素多孔微球，所制備的微球具有貫通的孔結(jié)構(gòu)。結(jié)合碳酸氫銨發(fā)泡技術(shù)后，微球尺寸增大，貫通的大孔結(jié)構(gòu)顯著增多。靜態(tài)吸附法評(píng)價(jià)表明所制備的醋酸纖維素多孔微球?qū)?/p>