苝酰亚胺接枝纤维素的合成与染料吸附性能.pdf

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1、第3l卷第8期应用化学VoI．31Iss．82014年8月CHINESEJ0URNALOFAPPLIEDCHEMIYAug．2014茈酰亚胺接枝纤维素的合成与染料吸附性能黄一绥杨发福郭红玉(福建师范大学。环境科学与工程学院；化学与化工学院；福建省高分子材料重点实验室福州350007)摘要合成了一种新型茈酰亚胺接枝纤维素材料3，通过元素分析、红外、扫描电子显微镜等技术手段证明了其结构。染料吸附实验表明其对所测试的4种染料分子(橙黄G，亮丽春红，亚甲基蓝和结晶紫)均有较好的吸附能力，吸附容量分别达到1．04、1．21、1．14和0．96mmol／g。吸附过程符合拟二阶动力学模型和Lang

2、—muir等温方程，吸附过程是自发放热的。在pH值2～12范围内，聚合物3的吸附性能保持基本稳定。由吸附实验结果推测，静电作用、氢键和盯一叮r堆积均在吸附过程中有重要作用。关键词纤维素，茈，吸附，染料中图分类号：TQ424文献标识码：A文章编号：1000-0518(2014)08-0892-09D0I：10．3724／SP．J．1095．2014．30665染料工业和印染工业释放出大量染料废水，引起严重的环境污染J，由于染料中含有大芳香共轭结构，常见的生化处理过程不是非常有效J。为此，其它的处理方法，如吸附_3J、絮凝J、光降解J、离子交换和膜过滤等均被应用于染料废水处理。近来，一些

3、廉价的生物吸附材料如甘蔗渣、花生壳、苹果渣-9和椰子壳等均被应用于染料吸附。纤维素是自然界产量最大天然生物材料，将各种特定基团接枝于纤维素中可以增强分子间作用力，从而提高其吸附能力。例如，环氧化纤维素、聚硅氧烷修饰的纤维素H、氨基乙酸修饰的纤维素均表现出较好的离子吸附能力。但是，纤维素的脂肪链结构对芳香性分子如染料分子吸附力不强。最近的研究表明，硫氰酸苯酯修饰的纤维素由于芳基的引入对染料分子有较好的吸附作用-l。我们也发现，基于耵一盯堆积作用，吸附剂中引入大的芳香环能有效提高染料分子的吸附性能5_。茈四羧酸酰亚胺是含有大盘状共轭体系的芳香分子[16-17]，其易于与染料等大芳香共轭分

4、子产生良好的1r．堆积作用。如果将茈酰亚胺单元引入纤维素，基于耵．订堆积作用，得到的茈酰亚胺接枝纤维素将具有优秀的染料吸附能力。目前，还没有这种类型纤维素材料的制备和性能报道。本文合成了首例茈酰亚胺接枝纤维素，测试了它的染料吸附性能，发现其与前体氨基纤维素相比，具有很高的染料吸附能力。1实验部分1．1仪器和试剂商业用短纤维素购自温州康达材料有限公司。Carlo．Erba1106元素分析仪(意大利Carlo．Erba公司)；Perkin—Elmer1605型红外光谱仪(KBr压片，美国Perkin—Elmer公司)；Varian型紫外可见光谱仪(美国Varian公司)；JEOLJ。SM

5、-6490LA型扫描电子显微镜(日本JEOL公司)。茈四羧酸酰亚胺和染料均买自百灵威公司(化学纯)，它们的结构和最大吸收如Scheme1所示。1．2氯代纤维素衍生物1的制备按照文献[18]方法，将5．0g纤维素放置于100mLDMF溶液中，搅拌加热到80℃。然后1h内滴加l7．5mL二氯亚砜于其中，反应液继续在85下搅拌3h，冷却，将反应液倒入100mL冷水中。过滤出沉淀，用3％的氨水洗去溶液中的残留酸，然后蒸馏水洗至中性。接下来真空干燥沉淀，得到棕色粉末2013—12-30收稿，2014-03-20修回，2014-04-30接受国家自然科学基金(20402002)、福建省自然科学基

6、金(2011J01031)资助项目通讯联系人：杨发福，教授；Tel：059143466942；Fax：059143465225；E-mail：yangfafu@nu．edu．cn；研究方向：超分子化学第8期黄一绥等：茈酰亚胺接枝纤维素的合成与染料吸附性能CI一CHH，c、cH，1．∞u№／CHNaO3SNNlCH3CH3OrangeGsodiumsalt(OG)Brilliantponceau5R(BP)Crystalviolet(cv)(～478nn1)(～443IlIl1)(一663Ril1)(一580rim)Scheme1ThestructuresandAofdyesforad

7、sorptionexperiments4．8g，为氯代纤维素衍生物1。1．3氨基纤维素衍生物2的制备参考文献[18]方法，N：气保护下，将氯代纤维素衍生物1(3．2g)和4mL乙二胺加入于100mL二甲亚砜中，于95℃下搅拌加热24h。冷却，反应液倒人100mL冷水，冰箱中储存过夜。过滤，沉淀用丙酮洗至无色，然后真空干燥。得到淡黄色粉末2．8g，为氨基纤维素衍生物2。1．4菲酰亚胺接枝纤维素衍生物3的制备在N气保护下，将1．0g氨基纤维素衍生物2,0．50