劉媛（云南省紅河哈尼族彝族自治州環(huán)境監(jiān)測(cè)站，云南紅河　661199）

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巰基改性再生纖維素膜去除Cr6+的方法研究

劉媛
（云南省紅河哈尼族彝族自治州環(huán)境監(jiān)測(cè)站，云南紅河661199）

【摘 要】用離子液體1-丁基-3甲基咪唑氯鹽溶解棉漿粕，制備出再生纖維素膜，再利用巰基乙酸改性纖維素膜，在纖維素膜表面引入巰基，得到巰基纖維素膜。利用制備出的材料進(jìn)行含Cr6+的廢液模擬實(shí)驗(yàn)，考察PH、溫度、反應(yīng)時(shí)間、Cr6+初始濃度對(duì)去除率的影響，通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)對(duì)吸附條件進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳的吸附條件，PH=1.5，溫度35℃，初始濃度150mg/L，時(shí)間40分鐘，該條件下Cr6+為95.95%。

【關(guān)鍵詞】離子液體再生纖維素膜巰基吸附正交實(shí)驗(yàn)

工業(yè)廢水中鉻主要以Cr6+形態(tài)存在，而Cr6+由于具有非常強(qiáng)的氧化能力，含Cr6+廢水的處理方法一般分為：沉淀法、吸附法、離子交換法、膜分離法等，而吸附法是一種極為方便的方法。本研究利用離子液體1-丁基-3甲基咪唑氯鹽溶解棉漿粕，首先制備出再生纖維素膜，然后利用巰基乙酸改性纖維素膜，在纖維素膜表面引入巰基，得到巰基纖維素膜。利用制備出的巰基纖維素膜（C-SH）對(duì)模擬含Cr6+的廢水進(jìn)行吸附，在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，考察PH、溫度、反應(yīng)時(shí)間、Cr6+初始濃度對(duì)Cr6+去除率的影響，然后通過正交實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)四因素三水平實(shí)驗(yàn)最終得到最佳的吸附條件。

1　試驗(yàn)方法

1.1材料、試劑與儀器

材料：棉漿粕，石英玻璃板。試劑：硫代正醇酸（分析純）、1-丁基-3甲基咪唑氯鹽；無水乙醇（分析純），鹽酸（分析純）儀器設(shè)備：TU-1901紫外分光光度計(jì)；18W紫外燈；JB-1磁力攪拌器；刮刀。

1.2材料制備

將棉漿粕室溫干燥24h，剪碎備用。稱取10g 1-丁基-3甲基咪唑氯鹽于50ml圓底燒瓶中，在90℃水浴中加熱，把剪碎后的棉漿粕加入圓底燒瓶中，采用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，出現(xiàn)淡黃色澄清液體后停止攪拌，再將混合液靜止脫泡后倒在1cm×8cm玻璃板上，用刮刀來回刮，直到厚度均勻即可。將玻璃板浸入蒸餾水中，于40℃下真空干燥24h，得到再生纖維素膜。取硫代正醇酸10ml，乙酸酐7ml和2滴濃硫酸于棕色瓶中，投入得到的再生纖維素膜使其浸透均勻，室溫條件下放置48h后取出，然后用蒸餾水沖至中性，采用紅外燈烘干后備用。

1.3試驗(yàn)過程

取10 ml含Cr6+廢液置于燒杯中，調(diào)整溶液的pH值，然后讓其從巰基纖維素膜中濾過，采用二苯碳酰二肼分光光度法測(cè)定慮液的Cr6+的質(zhì)量濃度，Cr6+的吸附去除率（R，%）按（1）式計(jì)算，其中C0和Ct為分別為吸附前和經(jīng)過時(shí)間t吸附后溶液中Cr6+的濃度。

去除率（R，%）=（C0-Ct）/C0 （1）

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1巰基纖維素膜吸附性能測(cè)試

分別在2張（1張巰基改性前，1張巰基改性后）巰基纖維素膜的一端點(diǎn)1滴鉻離子溶液（約2mm斑跡），靜置10分鐘，發(fā)現(xiàn)未改性纖維素膜中的Cr6+擴(kuò)散到水漬的最前沿，而在點(diǎn)在改性后的巰基纖維素膜上的離子幾乎不擴(kuò)散，離子被固定在點(diǎn)樣的位置這一現(xiàn)象表明，改性的纖維素膜能夠固定鉻離子.其原理為纖維素上引入巰基后，巰基與鉻離子絡(luò)合，阻止Cr6+的擴(kuò)散。這說明改性后纖維素膜具有較好的吸附Cr6+的效果。

2.2正交試驗(yàn)

以去除率為考察指標(biāo)，溫度、濃度、反應(yīng)時(shí)間作為考察因素，按L9（34）正交設(shè)計(jì)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，正交試驗(yàn)的因素水平分別為：A-PH （1、1.5、2）；B-反應(yīng)溫度（25、30、35℃）；C- Cr6+濃度（150、200、250 mg/L）；D-反應(yīng)時(shí)間（40、60、80Min）。

2.3單因素試驗(yàn)

2.3.1Cr6+的濃度濃度對(duì)吸附效果的影響

固定條件：PH=1.5，溫度35℃，時(shí)間40分鐘，改變Cr6+的初始濃度，當(dāng)Cr6+濃度升高時(shí)，吸附效率降低。而Cr6+初始濃度比較低的時(shí)后，吸附效率偏高，Cr6+濃度低于200mg/L時(shí)，去除率為90%以上。

2.3.2時(shí)間對(duì)吸附效率的影響

固定條件：初始濃度150mg/L，pH=l.5，溫度為35 ℃，巰基纖維素膜對(duì)的Cr6+吸附速率很快，約90%的在1小時(shí)之內(nèi)被去除，隨后吸附逐漸變慢，C-SH對(duì)Cr6+的吸附在1小時(shí)之內(nèi)基本達(dá)到平衡。CSH對(duì)Cr6+較快的吸附是由C-SH表面嫁接巰基后對(duì)Cr6+之間的很較強(qiáng)的親和力引起的。

2.3.3PH對(duì)吸附效果的影響

固定條件：初始濃度150mg/L，溫度35℃，時(shí)間40分鐘，改變體系PH，吸附液 pH值對(duì)吸附效果有較大影響，當(dāng)吸附液為堿性時(shí)，材料對(duì)Cr6+基本沒有吸附，當(dāng)pH小于2時(shí)，巰基纖維素膜對(duì)Cr6+的去除率大于90%。當(dāng)pH=l.5時(shí)，對(duì)Cr6+的去除率可達(dá)95%以上。

2.3.4溫度對(duì)吸附效果的影響

固定條件：初始濃度150mg/L，pH=l.5，時(shí)間40分鐘，改變體系溫度。當(dāng)溫度升高，吸附效率增大，當(dāng)溫度大于35℃時(shí)，吸附量不在改變，因此，最佳的吸附溫度為35℃。

3　結(jié)語

（1）以棉漿粕為原料，1-丁基-3甲基咪唑氯鹽作為溶劑進(jìn)行溶解制備出再生纖維素膜，然后再利用巰基乙酸進(jìn)行改性，再纖維素結(jié)構(gòu)中引入具有螯合重金屬的官能團(tuán)，對(duì)材料驗(yàn)證測(cè)試，表明所制備的材料具有較好的吸附性能。（2）影響去除率的主次順序?yàn)镃r6+濃度、反應(yīng)時(shí)間、PH、溫度和。正交試驗(yàn)最佳的吸附條件，PH=1.5，溫度35℃，初始濃度150mg/L，時(shí)間40分鐘，該條件下Cr6+為95.95%，考慮實(shí)際情況，如果Cr6+濃度小于200mg/L，都可以按照正交試驗(yàn)優(yōu)化出來的吸附條件處理鉻渣廢液。

參考文獻(xiàn)：

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