木麻黄树皮的原位固化制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附.pdf

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1、第27卷第11期应用化学Vo1．27No．1l2010年11月CHINESEJ0URNALOFAPPLIEDCHEMISTRYNOV．20l0木麻黄树皮的原位固化制备及其对Cr(VI)的吸附吴宗华陈少平庞燕(福建师范大学化学与材料学院福州350007)摘要通过醛与单宁等的反应使木麻黄树皮中单宁等组分原位固化，并考察了原位固化木麻黄树皮(YGMS)对稀水溶液中cr(VI)的吸附行为。研究结果表明，当m(甲醛)：m(树皮)：1：20、m(乙二醛)：m(树皮)=1：4和m(戊二醛)：m(树皮)=3：25时，固化树皮收率达到95％以上。YGMS对cr(Ⅵ)的吸附量随溶液pH值的增大而减小，溶液pH=2

2、．01时吸附量最大。随温度升高YGMS对Cr(Ⅵ)的吸附量增大。用甲醛、乙二醛或戊二醛原位固化的木麻黄树皮对Cr(VI)的平衡吸附量分别为68．0、83．3和82．0mg／g。YGMS对cr(Ⅵ)的平衡吸附量越大，其拟二级速率常数越小。关键词木麻黄树皮，原位固化，吸附，cr(VI)中图分类号：0636．1文献标识码：A文章编号：1000-0518(2010)11-1256-04D0I：10．3724／SP．J．1095．2010．00033铬是电镀等工业废水中的主要有毒离子，以Cr(1lI)和Cr(VI)等形态存在，Cr(Ⅵ)的毒性是Cr(Ⅲ)的100多倍¨。]。目前，这些工业废水经化学沉淀法

3、等处理可达标排放，但由于低浓度铬离子的存在，处理后的废水不能回用，且其在食物链的积累仍威胁着环境。随着工业废水排放标准的不断提高，含低浓度重金属离子工业废水的处理方法与材料成为国内外研究者关注的热点之一。近年来，低成本生物吸附剂的研制与应用取得显著进展，竹炭、改性农林废弃物等显示出优异的吸附性价比引。木麻黄是我国沿海防护林的主要树种，但其生长约5O年后需重植，每年的更新量大。木麻黄木材可作为造纸原料和薪炭材等，但其树皮、枝桠和树叶等废弃物一直没有合理的利用途径，不仅影响木麻黄树经济效益的发挥，而且污染环境。文献报道，木麻黄废弃物中富含单宁。将单宁改性后用于水体中重金属离子的吸附分离已有研究报道

4、rJ，但这些研究均以单宁为原料，成本高，影响了研究成果的推广应用。本文利用醛与单宁的反应，低成本地将单宁等组分原位固化在木麻黄树皮中。吸附结果表明，原位固化木麻黄树皮(YGMS)对cr(VI)的吸附量大，且吸附饱和后的树皮可作为锅炉的燃料，不产生二次污染，并可回收灰分中的铬。1实验部分1．1试剂和仪器木麻黄树皮取制30年生山地木麻黄(Casuarinajunghuhniana)；甲醛、乙二醛、戊二醛和盐酸等均为化学纯；重铬酸钾和二苯碳酰二肼为分析纯。PHS-3C型精密pH计(上海精密科学仪器有限公司)；TU．1800PC型紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限公司)。1．2木麻黄树皮的原位固

5、化取5g经风干和粉碎的木麻黄树皮、20mL蒸馏水和设计量的醛于250mL三口反应瓶中，加入50mL盐酸水溶液，333K下反应2h；将反应物抽滤，用蒸馏水洗滤渣至滤液呈无色、中性，343K下烘干，得红棕色的原位固化木麻黄树皮。其质量与原料树皮的质量之比为树皮收率。1．3吸附实验取100mL初始质量浓度为P的重铬酸钾于250mL具塞锥形瓶中，用0．1mol／LNaOH和0．1mol／LHsO调节溶液的初始pH值后，加入质量为m的YGMS，恒温搅拌至设计时间，取样分析溶液中cr(Ⅵ)2010-01—13收稿，2010-05-05修回福建省教育厅科技资助项目(JB06078)通讯联系人：吴宗华，男，教

6、授；E-mail：wuzonhua@nu．edu．cn；研究方向：高分子界面科学及森林生物物质深度加工第11期吴宗华等：木麻黄树皮的原位固化制备及其对cr(Ⅵ)的吸附的质量浓度P，根据下式计算YGMS对Cr(VI)的吸附量：q=V(p。-p)／m，式中，g。为吸附量(mg／g)，为溶液的体积(L)，P。为吸附前Cr(VI)的起始质量浓度(mg／L)，P为吸附后Cr(VI)的质量浓度(mg／L)，m为YGMS的质量(g)。Cr(VI)的浓度分析采用二苯碳酰二肼分光光度法(GB7467—87)。2结果与讨论2．1木麻黄树皮的原位固化木麻黄树皮中单宁的质量分数为11．5％一16．2％，随树龄的增大呈

7、增加趋势。木麻黄单宁属于缩合单宁，分子中具有间苯三酚结构，与醛类发生酚醛缩合反应活性较苯酚高。反应后单宁分子间通过亚甲基交联形成大分子，从而实现木麻黄树皮中单宁的原位固化。另外，树皮中可溶性木质素等含苯环化合物也可能通过酚醛缩合反应形成不溶水的大分子而留在树皮中。木麻黄树皮原位固化中，醛的种类与用量对树皮收率影响较大。由图1可看出，当m(甲醛)：m(树皮)=1：20时，树皮收率达到95％以上。而m