丁二酰化香蕉纤维素对Pb2﹢的吸附性能及其结构表征.pdf

第17卷第7期
中国食品学报
Vol, 17 N
2017年7月
Journal of Chinese Institute of Food Science and Technol
Jul.2017
丁二酰化香蕉纤维素对Pb的吸附性能及其结构表征
商文婷,2盛占武1…3谷满國12郑丽丽13艾斌凌杨劲松2
(中国热带农业科学院海口实验站海ロ570102
2海南大学食品学院海ロ570228
3海南省香蕉遺传改良重点实验室海口570102)
摘要研究了丁二酸酐修怖的香蕉纤维素对水溶液中P2的吸附特性,明确改性香蕉纤维素吸附剂的添加量、
溶液pH值、溫度及Ph2初始质量浓度对吸附效果的影响,并探讨吸附过程的动力学特征。結果表明,改性香燕
纤维素对Ph吸附的最佳pH值为5.0,单位吸附量随吸附剂添加量的减小、Pb2初始质量浓度的增加而増加。在
优化试验条件下,1gL的吸附剂在30℃时,对pH5的50mL100 mg/L Pb2溶液中,单位吸附量达到443mgBo。
政性香蕉纤维素对Pb2的吸附动力学模型符合准ニ级动力学模型,拟合系数在0.999以上。结合傳里叶红外光
语、扫描电镜一热重分析和X射线衍射分祈手段,发现改性香蕉纤维素对Ph的吸附以物理吸附为主,同时包括
螯合作用、离子交換等化学吸附及颗粒内扩散等过程。
关键词香蕉纤维素;丁二酸酐;吸附Pb-;改性
文章编号1009-7848(2017)07-0025-09doi:10.164295-1009-7848.2017.07.004
香蕉是全球鲜销量最大的水果,也是重要的的吸附量为154.6mgg。o
经济和粮食作物叫。2011年起我国跃居世界第二
香蕉纤维由纤维素、半纤维素、木质素、果胶
大香蕉生产国,2012年我国的香蕉栽培面积等物质组成,其中半纤维素和木质素的含量比其
为40万hm2,产量达1055万t,分别占世界总额的它麻类要高。本试验中将碱煮过后的香蕉茎秆纤
8.1%和10.3%,面积和产量在世界排名分别为第5维素通过离子液体加入丁二酸酐溶解,对其进行
位和第2位。对于蕉农而言,收获果实是他们唯一丁二酰化改性,以提高其吸附Pb2性能;同时结合
的目的,而果实收获后会产生大量的香蕉茎叶等傅里叶红外光谱( Fourier transform infrared spec
产物,这些副产物的产量与果实近乎等量。目 troscopy,FTR)、扫描电镜( Scanning electron mi
前在我国,这些副产物都被直接丢弃,不仅造成蕉 croscope,SEM)、热重分析( Thermogravimetric
园环境污染,而且浪费了大量的植物资源。
analysis,TG),X射线衍射(X- ray diffraction,
纤维素是地球上最丰富的天然可降解材料,XRD)分析手段对改性香蕉纤维的结构进行表征,
价格低廉,不污染环境。香蕉苳秆纤维素属于天然将香蕉茎秆类废弃物经处理制成去除重金属离子
纤维素,天然纤维素的重金属吸附能力不强,可以的吸附剂,旨在将香蕉茎秆变废为宝,扩大其在
通过化学改性使其成为吸附性能良好的材料。倪工业上的应用。
平等?对柚皮纤维素的丙烯酰胺和琥珀酸酐改性,
对改性后的材料进行吸附试验,其吸附动力学曲1材料与方法
线符合二级模型,平衡的最大吸附量分别为148.71.1材料、试剂与仪器
mgg和131.4 mg/go Pillai等对香蕉纤维素进行黄
香蕉茎秆纤维原料:巴西蕉品种( Musa spp
原酸酯改性,并进行Cd的吸附动力学试验,平衡 Baxijiao),茎杆纤维通过刮麻机制备,由中国热带
农业科学院农业机械研究所提供。
收稿日期:2016-07~-11
1-烯丙基-3甲基咪唑氯盐、H2SO4、HCl、
作者简介;商文婷,女,1990年出生,硕士生
NaOH、Trs、NasP3Oo、Na2SO3、H202、丁二酸酐、DM
通讯作者:盛占武E-mail: shengzhanwul000163,comS0、铅离子标液、Pb(NO2)2,中科瑞泰北京生物科
万方数据
中国食品学报
2017年第7期
技有限公司。
的H和0.1molL.pH8.0的Tns-HC缓冲液调
AL204分析天平、S20kpH计,上海梅特勒-节pH值分别为10,20,3.0,4.0,50,60,7.0。封
托利多仪器有限公司; Aanalyst400原子吸收光谱口膜封口,30℃振荡210min,过滤,取滤液测定
仪,美国 Perkin Elmer公司;DK-S26水浴锅,上海Pb2“含量
精宏实验设备有限公司;电热鼓风烘箱,上海一恒1.2.3.2吸附剂用量对吸附性能的影响在盛有
科学仪器有限公司;LGJ-100型冷冻干燥箱,北京50mL质量浓度100mgL的Pb2“溶液中,分别加
四环科学仪器有限公司;SHA-CA数显水浴恒温入0,0.025,0.05,0.1,0.15,02,0.25,03,0.35g的
振荡器,常州普天仪器制造有限公司;ZNCL-DL.改性香蕉纤维素,用0.1mo/LpH8.0的Tris-HCL
四联加热套、KA- RCT basic加热磁力搅拌器,缓冲液调节pH值至5.0左右,封口膜封口,30℃
TENSOR27傅立叶红外光谱仪、D8 advance多品振荡210min,过滤,取滤液测定Pb含量。
X-射线衍射仪,德国布鲁克公司;SDTQ600热重1.2.3.3初始浓度对吸附性能的影响准确称取
分析仪,美国 Dupont公司;JEM2100200kV高0.05g改性香蕉纤维素,加人盛有50mL质量浓
分辨透射电子显微镜,日本光学电子。
度分别为0,20,60,100,200,300,400mgL的Pb2
1.2方法
溶液的锥形瓶中,用0.1 mol/L PH8.0的Tnis-HC
1.2.1香蕉纤维素的制备香蕉茎秆经刮麻后得缓冲液调节pH值到5.0左右,封口膜封口,30℃
到香蕉纤维。将香蕉纤维剪成0.5cm左右的小段振荡210min,过滤,取滤液测定FPb2含量。
备用。将备用的香蕉纤维用质量浓度2gL的1.2.3.4温度对吸附性能的影响准确称取
HSO,固液比为1:20,50℃水浴加热2h;预酸处0.05g改性香蕉纤维素,加入盛有50mL质量浓
理后用蒸馏水洗至中性:将处理后的香蕉纤维进度100mgL的PB2溶液的锥形瓶中,用0.1molL
行第1次碱煮,质量浓度14gL的NaOH,3%pH8.0的Tis-HCL缓冲液调节pH值到5.0左右
Naspi010,2,75%Na2SO,煮练150min;洗至中性再封口膜封口,分别在20,30,40,50,60,70,80℃的
进行第2次碱煮,质量浓度148L的NaOH,8%条件下振荡210min,过滤,取滤液测定Pb“含量。
H2O2,煮练120min;再水洗至中性,接着酸洗2-~31.2.3.5吸附动力学准确称取0.05g改性香蕉
min再水洗至中性,得到香蕉纤维样品,烘干,备纤维素,加入盛有50mL质量浓度100mgL的
用
1
Pb2溶液的锥形瓶中,用0.1mol/LpH8.0的Tris-
1.22改性香蕉纤维素的制备将0.5g香蕉纤维HC缓冲液调节pH值至5.0左右,封口膜封口,
素加入10g离子液体A(1-烯丙基-3甲基咪唑氯30℃的条件下振荡,分别振荡5,10,15,20,25,
盐)中,90℃加热90min,待纤维素完全