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1、3纤维素吸附剂的研制和应用1122黄建辉刘明华范娟詹怀宇(1.福州大学资源与环境工程系,福州,350002;2.制浆造纸工程国家重点实验室(华南理工大学),广州,510640)摘要:纤维素是地球上丰富的再生性资源,利用改性后的纤维素作为吸附剂,是实现对植物资源的高附加值利用的重要途径之一。本文综合叙述了纤维素吸附剂的化学制备方法及其应用研究现状,并讨论了纤维素吸附剂的发展趋势。关键词:纤维素;吸附剂;研究;发展趋势[1]过氧化物,木屑、锯屑、谷壳、咖啡渣、茶渣来除1引言[2][3]臭,稻草杆为原料吸附油脂等。但直接利用天当今世界,石油、天然
2、气资源的储备有限,而且然纤维素为吸附剂,吸附容量小,选择性低,这是由对它们的研究、开发和利用给地球生态环境带来的于纤维素是由β-1,4-糖苷键组成的直链多糖,这影响日趋严重,这促使了以天然资源为原料的高分种高分子结构上有大量的羟基存在,使其在分子链子材料得以大力发展。纤维素是地球上最丰富的、间和分子链内部广泛形成了氢键,这种羟基覆盖的可以恢复的天然资源,具有价廉、可降解并对环境不结构影响了其反应活性。为了使纤维素达到人们所产生污染等特点,因此世界各国都十分重视对纤维预期的吸附功能,对纤维素结构进行改性,通过改性[1]素的研究与开发。纤维素是由
3、许多β-D-葡萄后的纤维素适用范围更大,功能更强。目前人们对糖分子脱水缩合而成,其结构类似于直链淀粉,不分纤维素的化学改性已经进行了大量的研究,便于研枝β,-葡萄糖分子借β-1,4-糖苷连接。纤维素制出性能和用途各异的纤维素吸附剂。根据现有的的这一结构特点使得纤维素可以经过一系列的化学文献报道,本文将纤维素吸附剂的研制方法归纳为改性反应,制取不同用途的功能高分子材料。改性以下两种:(1)一般酯化、醚化;(2)接枝共聚。纤维素类吸附剂是目前纤维素功能高分子材料的重2.1一般酯化、醚化[4]要发展方向之一。这类吸附剂既具有活性炭的吸附Peters
4、on和Sober以棉花纤维粉末为原料通能力,又比吸附树脂更易再生,而且稳定性高,吸附过直接醚化法成功地制备出各类粉末状纤维素离子选择性特殊,吸附剂价格远低于吸附树脂,因此充分交换剂,但直接醚化法反应过程中醚化程度很低,反利用地球上最丰富的再生性资源,进一步研制和开应不易控制。因此目前多采用间接脂化醚化法,通[5]发新型的改性纤维素类吸附剂并扩大其应用范围将过环氧氯丙烷、1,3—二氯—2丙醇、二甲基二氯[6]是吸附剂的研究重点之一。硅烷(DMCS)等活化剂和纤维素分子上的羟基在本文主要介绍近年来纤维素吸附剂的研究状控制条件下反应活化,活化后的纤
5、维再和需要引进况,其中包括纤维素吸附剂的化学改性及其应用研的官能团反应。根据各种文献报道使用得最多的活[7]究情况,并探讨了纤维素吸附剂的发展趋势。化剂为环氧氯丙烷。Schuett和Klinkmann将纤维素先用环氧氯丙烷活化,再与一种DNA反应,制2纤维素吸附剂的研制[8]得DNA免疫吸附剂,Miky等人将纸浆等含纤维纤维素本身就具有一定的吸附作用,国内外的素物质用环氧氯丙烷活化后再和二甲胺,二乙胺反科研工作者已在这方面做了一些的研究,如将天然应生成碱性吸附树脂可用于染料和金属离子的吸含有纤维素物质直接利用为吸附剂,如大豆壳吸附附,Okuy
6、ama,Nakaya等人用环氧氯丙烷和右旋糖作者简介:黄建辉,,男,硕士研究生,主要从事精细化工与环境化学的研究。3资助项目:国家自然科学基金(50203003)和教育部博士专项基金(20020561001)资助项目50《造纸科学与技术》2004年第23卷第1期[9][19]苷硫酸盐合成纤维素蛋白质吸附剂,此外还有利-表面自由基,从而将单体接枝到纤维素上。接[10]用间接酯化醚化法将小牛胸腺DNA聚赖氨枝用的光敏剂主要有两种:(1)光敏剂吸收光后能产[11][12]酸缩氨酸等接枝到纤维素上,制成不同功能生激发态分子,夺取纤维素分子中的氢而产生
7、自由的纤维素吸附剂。基,如二甲苯酮及其衍生物。(2)能产生自由基并向2.2接枝共聚纤维素转移的光敏剂,这类光敏剂主要包括过氧化[20]纤维素接枝共聚物的合成多为自由基聚合,自物、偶氮化物、亚硝基化物及安息香醚类等。如[21]由基聚合是指活性单体为带独电子的自由基的连锁Kuwabara利用λ=300nm得紫外线辐射用过氧聚合。自由基聚合根据引发方式及活性种产生方式化氢和硫酸处理过的纤维素和丙烯酸的混合物,将的不同,又可分为化学引发聚合、热聚合、光聚合、辐丙烯酸接枝到纤维素基体上。射聚合、电化学聚合等多种类型,而纤维素的接枝共2.2.3辐射引发聚
8、以化学引发聚合、辐射聚合、光聚合及多引发种混辐射聚合主要是利用Co60发出的γ-射线或合使用居多。高固化速率的电子加速器发射的电子束的高能辐射[22]2.2.1化学
