1. 研究目的与意义
天然有机纤维作为一种可再生生物质资源,具有可生物降解性,显示出一定的吸油能力,近年来作为吸油材料的研究备受关注。随着工业化和城镇化突飞猛进地发展,海上溢油事件时有发生,企业废水和生活废水超荷排放,对生态环境和人类健康造成了严重威胁。采用吸附材料的吸附法是一种更为经济、更为有效的处理方法。
目前有机类吸油材料研究较多,主要包括合成类和天然类。有机合成类吸油材料具有突出的吸油性能,但生产工艺较复杂、成本相对较高,特别是缺乏生物降解性。天然有机纤维吸油材料廉价易得,可生物降解,具有一定的吸油能力,已成为当前研究的关注焦点。然而绝大多数天然有机纤维漂浮性差,吸油的同时也会吸水,作为吸油材料发展受到阻碍,因此进行功能化改性和微观结构优化,很有必要,也非常关键。
2. 国内外研究现状分析
迄今为止,有机合成类吸油材料发展迅速,但缺乏生物降解性,如何在保持高吸油能力的基础上赋予生物降解性是未来发展的方向。对于天然有机纤维,植物纤维吸油性能的研究较多,在亲油改性方面的研究主要局限于植物纤维,有关蛋白纤维的针对性研究很少,大多数是未改性的蛋白纤维直接用于吸油的研究。
纤维素及其衍生物具有吸附或螯合重金属离子的能力,可用于海水中回收铀、金等贵金属离子,或用于处理污水中的重金属离子。近年来,国内外关于利用纤维素基吸附材料吸附 cr6 的研究很多。刘伟制得阳离子纤维素基吸附材料,其对 cr6 的最大吸附量可达 10 mg /g。刘金苓等制得纤维素-甲壳素吸附材料,可用于处理被 pb2 污染的水体。osvaldo 等发现经乙二胺四乙酸二酐改性后的2 次丝光化处理的甘蔗渣对 cu2 、cd2 和 pb2 的吸附能力最强。
将纤维素与烯烃进行反应可制得高吸油材料,该材料既具有纤维素的可生物降解性,又具有长链烯烃的高吸油性能,从而解决了一般吸油材料难于生物降解的问题。fanta 等认为,农产品和农业废弃物 ( 如棉、稻壳、玉米芯、蔗渣纤维)均可用于吸油材料的制备。hussein 等研究了低级棉对海面溢油中重油的吸附性能; 研究发现,棉纤维对重油的吸附倍率最高为 22. 5 g /g,可循环使用3 ~ 5 次。王锦涛等以过氧化苯甲酰为引发剂,制备了木棉纤维接枝聚苯乙烯吸油材料。
3. 研究的基本内容与计划
本文以甲基丙烯酸乙酯为单体,以过硫酸铵为引发剂,n,n-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,加入一定量的氯化锂为致孔剂,对棉纤维进行疏水改性制备吸油材料。
通过探讨单体(ema)、引发剂(过硫酸铵)、交联剂(n,n-亚甲基双丙烯酰胺)用量,以及反应温度、反应时间等单因素对接枝反应产生的影响。
以单体转化率(c)、接枝率(e)、接枝效率(g)为评价指标,得出制备纤维素基吸油材料的最优条件。
4. 研究创新点
与传统吸附材料相比,纤维素基吸附材料具有不可比拟的优点,如价廉易得、易生物降解、环境友好性等。目前,纤维素基吸附材料作为一种新型功能性高聚物,已在一次性卫生用品、农林园艺、土木建筑、沙漠改良、石油化工、医药、食品、包装等领域得到广泛应用。
