原位生成微晶纤维素基复合分层材料制备及吸附性能探究.doc

原位生成微晶纤维素基复合分层材料制备及吸附性能探究 　　摘要：本文以微晶纤维素（MCC）为载体，采用原位生成法，以高锰酸钾（KMnO4）和硫酸锰（MnSO4）为纳米二氧化锰前驱体，制得单层覆盖均匀的微晶纤维素基复合分层材料MCC-MnO2，并对其微观结构和化学构成进行了表征，通过模拟Pb2+吸附实验探讨了时间t和前驱体高锰酸钾（KMnO4）的浓度对吸附效果的影响。实验结果表明：当高锰酸钾的浓度为 4 mmol/L、吸附时间为400 min时，MCC-MnO2对Pb2+的吸附容量达到最大值，其饱和吸附容量高达265.3 mg/g 关键词：微晶纤维素；二氧化锰；原位生成； Pb2+；复合分层材料 中图分类号：X703.1；TS101.3 文献标志码：A The Preparation and Absorption Performance of Microcrystalline Cellulose-based Hierarchical Composites Abstract： In this paper， in-situ synthesis of manganese dioxide was carried out by using KMnO4 and MnSO4 as raw materials and microcrystalline cellulose as a carrier， and then the hierarchical composites were prepared. The microstructure and chemical composition of MnO2/cellulose were characterized by SEM， EDS， FT-IR and XPS. The effects of time and the concentration of the precursor KMnO4 on the adsorption of heavy metal ions were also discussed. The results showed that the layered composites MnO2/cellulose have the highest adsorption capacity to Pb2+ when the quality of the precursor KMnO4 was 4 mmol/L and the time was 400 min. The maximum adsorption capacity to Pb2+ can reach 265.3 mg/g. Key words： microcrystalline cellulose； manganese dioxide； in-situ synthesis； Pb2+； hierarchical composites 针对含重金属离子的工业废水，研究、开发高效经济的处理技术，具有重大的社会和环境意义。微晶纤维素是一种新兴的纤维素家族的生物质功能材料，其成本较低、来源广、可再生且生物降解性好，能够创造较高的经济效益。其较大的比表面积、微观多孔结构以及丰富的羟基基团为加工成吸附材料提供了良好的基础和依据。纳米二氧化锰（MnO2）是一种两性过渡金属氧化物，具有很多独特的性能，如尺寸小、比表面积大、吸附选择性高。随着纳米粒径的减小，二氧化锰表面光滑程度变差，形成凹凸不平的原子台阶，增加了化学反应的接触面。另外，其表面含有丰富的羟基，对重金属离子具有强烈的吸引和富集能力，对环境中污染物的贮存、迁移和转化有着极其重要的作用 本文以微晶纤维素为基材，采用原位生成和氧化还原结合法，以高锰酸钾（KMnO4）和硫酸锰（MnSO4）为原料，在一定的反应条件下，通过Mn2+和MnO4-离子相互撞击，在微晶纤维素（MCC）表面原位生成二氧化锰纳米粒子，制备了单层覆盖均匀的微晶纤维素基复合分层材料MCC-MnO2，并进行了结构表征。以Pb2+溶液模拟被污染的废水，通过单因素分析法探讨吸附?r间t和前驱体高锰酸钾（KMnO4）的摩尔浓度对吸附效果的影响 1 试验部分 1.1 原位生成微晶纤维素基复合分层材料 以3∶2的摩尔比称取一定量的一水合硫酸锰（MnSO4?H2O）和高锰酸钾（KMnO4），并将其分别溶解在150 mL和100 mL的去离子水中，待搅拌均匀后，称取3.262 5 g微晶纤维素，将其投放在上述的硫酸锰溶液中，浸渍时间30 min，再将上述配制的高锰酸钾溶液逐滴添加到硫酸锰与微晶纤维素的反应体系中，室温下反应 6 h 反应方程式如下： 2KMnO4+3MnSO4