木质素吸附剂合成及吸附铀性能研究.pdf

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1、第3O卷第1期铀矿冶Vo1．30NO．12011年2月URANIUMMININGANDMETALLURGYFeb．2011木质素吸附剂合成及吸附铀性能研究陈志强，刘浩，黄永，李宏宇(1_安阳师范学院，河南安阳455000；2．核工业北京化工冶金研究院，北京101149)摘要：利用成本低廉、来源广泛的可再生资源——酸析木质素作为主要原料，通过两步反应法：1)Mannich反应引人弱碱性基团，2)O-'I~化反应引入强碱性基团，制备出同时具有强碱性、弱碱性的木质素基吸附材料。采用红外光谱、元素分析对产物进行表征，结果表明，在木质素分子结构上成功引入了胺基基团；并且通过

2、静态吸附试验，测试了该吸附剂在低浓度含铀溶液中的吸附效果。试验结果表明，当溶液的pH值为2．0，铀质量浓度为6mg／L，吸附剂的用量为10g／I时，溶液中铀的去除率可以达到93以上。关键词：酸析木质素；吸附剂；改性；铀中图分类号：TS727文献标志码：A文章编号：1000—8063(2011)01—0032—04木质素(1ignin)是植物界中存在数量仅次于并且在处理含重金属废水方面取得了一定成绩。纤维素的天然高分子l1]。相对于其他天然高分例如，Guillon等合成了一种木质素的二聚体子，木质素的组成及结构更加复杂，是最难认识和(8一。一4)和多聚体(从松柏乙醇

3、中提取出的脱氢聚应用的天然高分子之一。全世界每年由造纸工业合体)，用来试验固体木质素对溶液中Fe。的络产生的木质素有5000万t，而其中只有不到1O9／6合和吸附作用。Dizhbite等_8研究认为，将水解的木质素得到有效利用_2]。木质素的任意排放不木质素用季铵盐化合物改性后，对芳香类有机化仅造成严重的环境污染，而且也造成资源的重大合物的吸附能力显著加强；用环氧胺胺化改性后，浪费。冈此急需通过适当的化学和物理方法，发现对重金属的吸附能力提高很大。Merdy等[g]试验新的利用途径，变废为宝。研究发现，木质素分子了从桔杆提取出的木质素对Cu抖的吸附能力，木结构中含

4、有一定数量的芳香基、醇羟基、羰基、酚质素磺酸盐在pH为6时最大的吸附量约为4羟基、甲氧基、羧基、醚键和共轭双键等活性基团，mg。但木质素胺在处理含铀废液方面的潜在应所以木质素可以进行氧化、还原、水解、醇解、酰用价值还未有报道l】。化、烷基化、缩聚或接枝共聚等许多化学反应；并笔者借鉴强碱性、弱碱性离子交换树脂对且兼具可再生、可降解、无毒等优点。由于工业木铀酰离子良好的交换吸附能力，将酸析木质素，质素来源于造纸黑液，成本低廉，因而被视为优良经过曼奇尼反应与季铵化反应，制备出同时具备的化工原料，其综合利用备受关注。国内外的科强碱、弱碱基团的木质素基吸附剂；并初步考察该学

5、家通过对木质素进行一系列的化学改性，研制吸附剂在低酸度下，在含铀溶液中的吸附能力，出了木质素系列产品。目前木质素可作土质稳定为球形木质素基离子交换树脂的制备进行了有益剂，水泥的粉碎助剂，混凝土减水剂、黏结剂，石油的尝试。钻井泥浆的分散剂，油井水泥缓凝剂，沥青乳化液1试验部分等的乳化稳定剂，在轻化工方面用作各种原料的添加剂，水处理方面用作絮凝剂、分散剂、阻垢剂、1．1仪器和试剂防锈剂、缓蚀剂等]，并已取得了较好的经济效机械搅拌器，三口烧瓶，冷凝管，低温反应浴，益和社会效益。气浴恒温振荡器，721分光光度计(上海第三分析木质素吸附剂是木质素研究的一个新方向，仪器厂)，

6、170一SX型红外光谱仪(美国Nicolet公收稿日期：2010—09—01作者简介：陈志强(1965一)，男，河南信阳人，副教授，从事化学材料研究与教学工作。第1期陈志强，等：木质素吸附剂合成及吸附铀性能研究33司)，VarioEI型元素分析仪(德国Elementar公司)。2，D(U)一6．63mg／L的铀溶液，自制。酸析木质素(湖南怀化某造纸厂)；三乙烯四1．2强碱性木质素吸附剂的制备胺，双氧水，过硫酸钠，硫酸亚铁，甲醛溶液，三甲1．2．1季铵盐中间体的制备L胺，环氧氯丙烷及氢氧化钠，均为分析纯。pH一季铵盐中间体制备的反应式为：c＼]+H3c——N+clH

7、2c——(：＼H—cH2I／o一2一Ja—H3C取10g三甲胺溶液置于三口烧瓶中，装上搅体；若有棕色浑浊，说明还有较多的三甲胺存在，拌器和冷凝管，烧瓶置于冰盐浴中，加入3．6g环可继续反应一段时间。氧氯丙烷，搅拌反应lh，静置。取几滴上清液用1．2．2木质素与季铵盐中间体的反应AgNO。溶液检查，如生成白色沉淀即为所需单l>木质素与季铵盐中间体的反应为：称取4g酸析木质素，加入35mL蒸馏水，用少量200g／L的NaOH溶液溶解后，倒入三日烧瓶中。把此三口烧瓶置于70℃恒温水浴中，装好回流冷凝管，加入催化剂(木质素质量的1)使木质素分子活化，短时间搅拌后加入上步反

8、应制备的季