季铵型阳离子纤维素对水中腐殖酸的吸附

收稿日期：2014-04-03。收修改稿日期：2014-05-25。国家自然科学基金(No.10872133)资助项目。＊通讯联系人。E-mail：wjshi@usst.edu.cn季铵型阳离子纤维素对水中腐殖酸的吸附吴薇施文健＊王精志顾海欣杨琴淋(上海理工大学环境与建筑学院，上海200093)摘要：以异丙醇为分散剂，碱纤维与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵反应，醚化接枝制得一种环境功能材料-季铵型阳离子纤维素(QACC)。用红外光谱、X-射线衍射和电镜扫描对材料的结构进行了表征：红外光谱中1644cm-1处存在明显的季铵基的弯曲振动。经过改性的QACC结晶度下降，比表面积增加。研究了QACC对腐殖酸的吸附性能：pH=8、318K时，QACC对腐殖酸的饱和吸附容量为622mg·g-1；其表观活化能为6.45kJ·mol-1；吸附符合Lagergren二级动力学方程，吸附速率随温度升高而加快；吸附等温模型符合Langmuir等温式，为单分子层吸附；吸附腐殖酸的ΔH、ΔS、ΔG分别为：31.7kJ·mol-1、119J·mol-1·K-1、-5.34kJ·mol-1，吸附主要为化学吸附。关键词：季铵型阳离子纤维素；腐殖酸；表征；动力学；热力学；吸附机理中图分类号：O613.42文献标识码：A文章编号：1001-4861(2014)09-2057-07DOI：10.11862/CJIC.2014.297AdsorptionofAqueousHumicAcidonQACCWUWeiSHIWen-Jian＊WANGJing-ZhiGUHai-XinYANGQin-Lin(SchoolofEnvironmentandArchitecture,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China)Abstract:Quarternaryammoniumcationcellulose(QACC)wassynthesizedbyusing3-chloro-2-hydroxypropy-ltrimethylammoniumchlorideasetherifyingagentwithisopropylalcoholasdispersingmedia.ThesynthesizedQACCwascharacterizedbyIR,XRDandSEMandwasusedforadsorptionofhumicacid,aprecursorofdisinfectionby-products,fromaqueoussolution.TheIRresultsshowthatthebendingvibrationpeakofR4N+at1637cm-1isobviouslypresent,confirmingthatQACCisthetargetproduct.XRDandSEMresultsindicateadecreasedcrystallinityandanincreasedsurfaceareaofQACCcausedbytheetherification.Theadsorptionresultsrevealthatthesaturationhumicacidadsorptioncapacityis622mg·g-1at318KunderpHvalueof8.Furthermore,theadsorptionprocessisfittedwithpseudo-second-orderkineticsmodelandtheadsorptionrateincreaseswithincreaseoftemperature.Theapparentactivationenergyoftheadsorptionis6.45kJ·mol-1.TheadsorptionpatternfittedLangmuirisotherms(monomolecularlayeradsorption).ΔH,ΔSandΔGoftheadsorptionwere31.7kJ·mol-1,119J·mol-1·K-1and-5.34kJ·mol-1,respectively.Theresultsalsoshowthattheadsorptionismainlychemicaladsorption.Keyword:QACC;humicacid;characterization;kinetic;thermodynamics;adsorptionmechanism0引言腐殖酸(HA)是一种广泛存在的天然有机高分子聚合物，大多数淡水中的含量为1~12mg·L-1。自来水厂氯化消毒过程中，腐殖酸与消毒剂发生反应，将会生成多种