苝酰亞胺接枝纖維素的合成與染料吸附性能.pdf

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1、第3l卷第8期應(yīng)用化學(xué)VoI.31Iss.82014年8月CHINESEJ0URNALOFAPPLIEDCHEMIYAug.2014茈酰亞胺接枝纖維素的合成與染料吸附性能黃一綏楊發(fā)福郭紅玉(福建師范大學(xué)。環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院;化學(xué)與化工學(xué)院;福建省高分子材料重點實驗室福州350007)摘要合成了一種新型茈酰亞胺接枝纖維素材料3,通過元素分析、紅外、掃描電子顯微鏡等技術(shù)手段證明了其結(jié)構(gòu)。染料吸附實驗表明其對所測試的4種染料分子(橙黃G,亮麗春紅,亞甲基藍和結(jié)晶紫)均有較好的吸附能力,吸附容量分別達到1.04、1.21、1.14和0.96mmol/g。吸附過程符合擬二階動力學(xué)模型和Lang

2、—muir等溫方程,吸附過程是自發(fā)放熱的。在pH值2~12范圍內(nèi),聚合物3的吸附性能保持基本穩(wěn)定。由吸附實驗結(jié)果推測,靜電作用、氫鍵和盯一叮r堆積均在吸附過程中有重要作用。關(guān)鍵詞纖維素,茈,吸附,染料中圖分類號:TQ424文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1000-0518(2014)08-0892-09D0I:10.3724/SP.J.1095.2014.30665染料工業(yè)和印染工業(yè)釋放出大量染料廢水,引起嚴(yán)重的環(huán)境污染J,由于染料中含有大芳香共軛結(jié)構(gòu),常見的生化處理過程不是非常有效J。為此,其它的處理方法,如吸附_3J、絮凝J、光降解J、離子交換和膜過濾等均被應(yīng)用于染料廢水處理。近來,一些

3、廉價的生物吸附材料如甘蔗渣、花生殼、蘋果渣-9和椰子殼等均被應(yīng)用于染料吸附。纖維素是自然界產(chǎn)量最大天然生物材料,將各種特定基團接枝于纖維素中可以增強分子間作用力,從而提高其吸附能力。例如,環(huán)氧化纖維素、聚硅氧烷修飾的纖維素H、氨基乙酸修飾的纖維素均表現(xiàn)出較好的離子吸附能力。但是,纖維素的脂肪鏈結(jié)構(gòu)對芳香性分子如染料分子吸附力不強。最近的研究表明,硫氰酸苯酯修飾的纖維素由于芳基的引入對染料分子有較好的吸附作用-l。我們也發(fā)現(xiàn),基于耵一盯堆積作用,吸附劑中引入大的芳香環(huán)能有效提高染料分子的吸附性能5_。茈四羧酸酰亞胺是含有大盤狀共軛體系的芳香分子[16-17],其易于與染料等大芳香共軛分

4、子產(chǎn)生良好的1r.堆積作用。如果將茈酰亞胺單元引入纖維素,基于耵.訂堆積作用,得到的茈酰亞胺接枝纖維素將具有優(yōu)秀的染料吸附能力。目前,還沒有這種類型纖維素材料的制備和性能報道。本文合成了首例茈酰亞胺接枝纖維素,測試了它的染料吸附性能,發(fā)現(xiàn)其與前體氨基纖維素相比,具有很高的染料吸附能力。1實驗部分1.1儀器和試劑商業(yè)用短纖維素購自溫州康達材料有限公司。Carlo.Erba1106元素分析儀(意大利Carlo.Erba公司);Perkin—Elmer1605型紅外光譜儀(KBr壓片,美國Perkin—Elmer公司);Varian型紫外可見光譜儀(美國Varian公司);JEOLJ。SM

5、-6490LA型掃描電子顯微鏡(日本JEOL公司)。茈四羧酸酰亞胺和染料均買自百靈威公司(化學(xué)純),它們的結(jié)構(gòu)和最大吸收如Scheme1所示。1.2氯代纖維素衍生物1的制備按照文獻[18]方法,將5.0g纖維素放置于100mLDMF溶液中,攪拌加熱到80℃。然后1h內(nèi)滴加l7.5mL二氯亞砜于其中,反應(yīng)液繼續(xù)在85下攪拌3h,冷卻,將反應(yīng)液倒入100mL冷水中。過濾出沉淀,用3%的氨水洗去溶液中的殘留酸,然后蒸餾水洗至中性。接下來真空干燥沉淀,得到棕色粉末2013—12-30收稿,2014-03-20修回,2014-04-30接受國家自然科學(xué)基金(20402002)、福建省自然科學(xué)基

6、金(2011J01031)資助項目通訊聯(lián)系人:楊發(fā)福,教授;Tel:059143466942;Fax:059143465225;E-mail:yangfafu@nu.edu.cn;研究方向:超分子化學(xué)第8期黃一綏等:茈酰亞胺接枝纖維素的合成與染料吸附性能CI一CHH,c、cH,1.∞u№/CHNaO3SNNlCH3CH3OrangeGsodiumsalt(OG)Brilliantponceau5R(BP)Crystalviolet(cv)(~478nn1)(~443IlIl1)(一663Ril1)(一580rim)Scheme1ThestructuresandAofdyesforad

7、sorptionexperiments4.8g,為氯代纖維素衍生物1。1.3氨基纖維素衍生物2的制備參考文獻[18]方法,N:氣保護下,將氯代纖維素衍生物1(3.2g)和4mL乙二胺加入于100mL二甲亞砜中,于95℃下攪拌加熱24h。冷卻,反應(yīng)液倒人100mL冷水,冰箱中儲存過夜。過濾,沉淀用丙酮洗至無色,然后真空干燥。得到淡黃色粉末2.8g,為氨基纖維素衍生物2。1.4菲酰亞胺接枝纖維素衍生物3的制備在N氣保護下,將1.0g氨基纖維素衍生物2,0.50

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