摘要
本论文以林业废弃物杨絮为原料制备杨絮纤维素气凝胶，并对其进行功能化改性，制备了两种功能化杨絮纤维素气凝胶。主要研究了杨絮纤维素的提纯、磁性杨絮纤维素-壳聚糖气凝胶及ZIF-8功能化杨絮纤维素气凝胶的制备、两种气凝胶对废水中Cu(II)和Pb(II)的吸附性能和磁性杨絮纤维素-壳聚糖气凝胶对亚甲基蓝的吸附能力。通过各种表征方法分析了两种气凝胶的表面形貌和内部结构，在主要的吸附实验中，研究了各种因素对气凝胶吸附能力的影响，并进一步考察了两种气凝胶对Cu(II)和Pb(II)的吸附机理，以及磁性杨絮纤维素-壳聚糖气凝胶对亚甲基蓝的吸附机理。主要研究内容和结果如下： （1）采用碱处理-漂白处理工艺提取杨絮纤维素，通过单因素实验得到纤维素提纯的最佳反应条件，在该条件下纤维素的得率为83.5%；将提取的杨絮纤维素通过溶胶凝胶法制得磁性杨絮纤维素-壳聚糖气凝胶，通过SEM可看出该气凝胶呈三维网状结构，从XRD谱图得知Fe3O4的成功负载，通过FTIR的表征分析可得到壳聚糖和杨絮纤维素通过氢键已成功结合；ZIF-8可通过原位生长直接负载到杨絮纤维素气凝胶上，并通过SEM、XRD和FTIR对其表面形貌和内部结构进行分析，表明ZIF-8和杨絮纤维素气凝胶的成功结合。 （2）以磁性杨絮纤维素-壳聚糖气凝胶为吸附剂研究其对Cu(II)和Pb(II)的吸附性能，该气凝胶对Cu(II)和Pb(II)的最大吸附容量分别为81.3mg/g和112.3mg/g。该气凝胶对Cu(II)和Pb(II)的吸附过程均符合Langmuir等温线和准二级动力学模型，FTIR和XPS的表征分析证明磁性杨絮纤维素-壳聚糖气凝胶中起吸附作用的主要官能团是-NH2和-OH，该气凝胶经5次循环利用后对Cu(II)和Pb(II)吸附能力仍可以达到初始吸附能力的85%和80%。 （3）用ZIF-8功能化杨絮纤维素气凝胶对含Cu(II)和Pb(II)的废水进行吸附研究，在最佳吸附条件下可实现Cu(II)和Pb(II)的快速吸附，即在120min内便可完成吸附，且ZIF-8功能化杨絮纤维素气凝胶对Cu(II)和Pb(II)的最大吸附容量分别为241.7mg/g和266.8mg/g，吸附过程符合Langmuir等温线和准二级动力学模型，快速的吸附和较高的吸附量归因于ZIF-8的高比表面积和杨絮纤维素气凝胶的多孔结构。 （4）研究磁性杨絮纤维素-壳聚糖气凝胶对含亚甲基蓝废水的吸附性能，在pH为9.0，初始温度为30℃时吸附效果最好，最大吸附容量为234.74mg/g。通过FTIR研究了作用机理，表明该气凝胶与亚甲基蓝可通过静电引力和氢键作用结合。
NETL