废柚皮可产超强吸收絮凝能力的羧化纤维素用于环境修复材料

　　浙江理工大学余厚咏Chem。Eng。J。：废柚皮的绿色无酸水解可生产具有超强吸收絮凝能力的羧化纤维素纳米纤维，用于环境修复材料
　　DOI：10。1016j。cej。2020。125070
　　羧基化纳米纤维素由于其环保、高比表面积、高官能团密度和丰富的储量等特性，在环境修复方面具有巨大的应用潜力和研究价值。在当前的工作中，通过采用H2O2直接热氧化天然废柚皮，制备了一种新型的高纵横比和高羧基密度的纤维素纳米纤维。研究了反应时间对CNF羧基含量、形态和热稳定性的影响。结果表明，通过在60反应6h，可制得长径比为169、羧基含量为1。7110。173mmolg的柚子CNF（POCNF）。此外，POCNF的羧基高密度使其能够在纳米纤维素表面接枝功能性聚醚酰亚胺（PEI），所得的PNOCNFPEI对孔雀石绿（MG）和Cu（II）等污染物表现出优异的吸附性能。对MG的吸附能力为530mgg，对Cu（II）的吸附能力为74。2mgg。而且，该吸附剂具有出色的可重复使用性。另外，还提供了纳米纤维素对各种污染物的可能的吸附动力学机理。POCNF的简单制备过程和优异的性能使其成为可行的环境修复材料。
　　图1。POCNF、POCNFPEI和柚皮的FTIR光谱。
　　图2。（a）柚皮、（b）POCNFh6的网络结构、（c）POCNFh3、（d）POCNFh6、（e）POCNh9、（f）POCNFPEI的FESEM图以及（g）通过本研究比较从各种原材料中提取的纳米纤维素的长宽比：MCC生产的纳米纤维素、滤纸、牛皮纸、稻草、木材、小麦秸秆和生姜。
　　图3。（a）各种POCNF、POCNFPEI和柚皮的X射线衍射图和（b）结晶度。
　　图4。POCNF、POCNFPEI和柚皮的（a）TGA、（b）DTG曲线以及（c）Tmax。
　　图5。（a）CaCl2与高岭土的混凝（b）不同剂量的样品在CaCl2与高岭土悬浮液辅助下的混凝絮凝能力。（c）不同剂量（pH7）的作用。（d）在不同pH值下POCNFPEI悬浮液的POCNFPEI凝结絮凝能力（蓝线）和zeta电位〔黑线（无CaCl2），红线（有CaCl2）〕。
　　图6。在不同pH值下POCNFPEI对（a）MG染料（300mgL）和（b）Cu（）溶液（100mgL）的平衡吸附容量（黑线）和电位。
　　图7。POCNFPEI的（a）MG和（b）Cu（II）的吸附动力学曲线。
　　图8。初始浓度对（a）MG染料和（b）铜（II）在POCNFPEI上吸附的影响。（c）各种报告吸附剂对阴离子染料的最大吸附能力与本研究的比较：这项工作中的MG吸附剂，用于阴离子染料橙II的羧甲基纤维素g聚二甲基二烯丙基氯化铵（CMCgPDMDAAC），用于MG的羧甲基纤维素（CMC气凝胶），用于甲基橙的聚多巴胺纤维素纳米纤维（PDACNF），用于刚果红的纤维素聚丙烯酰胺接枝季铵纤维素（CEPDAQC），用于4羟基3，4偶氮二1萘磺酸钠的阳离子纤维素水凝胶（CCG）。以及（d）铜（II）在POCNFPEI、羧甲基化纤维素纤维（CMF）、废秸秆柠檬酸丙烯酰胺（WsCAAM）、姜纤维素纳米纤维（姜CNF）、单宁纳米纤维素（TNCC）、2，2，6，6四甲基哌啶1氧基自由基纤维素纳米纤维PEI（TOCNPEI）上的吸附能力。
　　图9。（a）伪一阶模型、（b）伪二阶模型拟合MG的POCNFPEI吸收数据。POCNFPEI对Cu（）的吸收数据符合（c）拟一阶模型，（d）拟二阶模型。
　　图10。（a）POCNFPEI对Cu（II）吸附的再循环利用性能，以及（b）POCNFPEI、POCNFPEICu和重复使用的POCNFPEI（rePOCNFPEI）的FTIR光谱。
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　　文章来源：易丝帮