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纤维素作为自然界中通过光合作用合成的天然高聚物,已经融入了大自然的生态循环系统,而且可以完全再生,是一种储量巨大的天然资源。纤维素具有丰富的官能团,易于物理和化学修饰,并具有可生物降解性、生物相容性及安全性等优点,是自然界赋予人类的宝贵资源和财富。大自然每年通过光合作用可合成纤维素约1800亿吨,但目前被人类利用的纤维素,占地球上总纤维素的比例不到10%,造成了资源的极大浪费。超支化聚合物作为一种高度支链化的聚合物,端基由很多活性基团组成,极易溶于常见的普通溶剂中,溶液粘度低,具有很高的反应活性。此外,超支化聚合物制备成本低,且制备简单,使其应用前景广阔。本研究利用多氨基超支化聚合物(HBP-NH2),分别对棉纤维和二醋酸纤维素纳米纤维(CDA)进行氨基化改性,制备了两种重金属吸附材料——CF-NH2和CDA-NH2,并对CF-NH2和CDA-NH2分别经SEM、FT-IR以及XPS分析,进一步表征了HBP-NH2与纤维素基材料的结合情况,探讨了制备两种重金属吸附材料的化学机理,并通过选择在水体中以Cu2+阳离子形式存在的铜离子和水体中主要以Cr2O72-、Cr O42-、HCr O4-阴离子形式存在的铬离子两种重金属离子,对制备的CF-NH2和CDA-NH2两种重金属吸附材料进行重金属吸附试验。研究结果表明,棉纤维和CDA纳米纤维经过一系列预处理后,通过戊二醛的交联作用成功的将HBP-NH2接枝到棉纤维和上CDA纳米纤维,成功制备了两种HBP-NH2改性的纤维素基重金属吸附材料CF-NH2和CDA-NH2。SEM图片显示,棉纤维CDA纳米纤维经HBP-NH2改性后,表面覆盖了一层物质,说明HBP-NH2经化学接枝交联到纤维素基材料表面。FT-IR结构分析表明,棉纤维经HBP-NH2改性后,在1637.27cm-1处出现了C=N的特征吸收峰,在吸收频率1619.91cm-1处出现了伯胺的N-H弯曲振动吸收峰,在1227.76cm-1处、1202.62cm-1处和1058.73cm-1处出现了脂肪族胺的C-N伸缩振动峰;经HBP-NH2改性后的CDA纳米纤维,在吸收频率1637.34cm-1处出现了C=N的特征吸收峰,证实了戊二醛和氨反应生成席夫碱。在吸收频率3500~3100 cm-1之间有游离-NH2、-NH和缔合-NH2、-NH重叠所形成的N-H伸缩振动吸收峰,在吸收频率1558.27cm-1处出现了伯胺的N-H弯曲振动吸收峰,吸收频率为1350~400cm-1间的指纹区内,1157.13cm-1处和1114.70cm-1处出现了有机胺的C-H伸缩振动峰,进一步证实了HBP-NH2被成功接枝到纤维素基材料上。XPS分析进一步表明,经HBP-NH2改性后的棉纤维表面在396 e V处,出现了明显的N1s的光电子谱线;经HBP-NH2改性后的CDA纳米纤维表面在398.2 e V处,出现了明显的N1s的光电子谱线,进一步证实了通过戊二醛的交联作用HBP-NH2被成功的接枝到了纤维素基材料的表面。重金属的静态吸附实验表明,与普通棉纤维及氧化棉纤维相比,经HBP-NH2改性后的CF-NH2对Cu(II)、Cr(VI)离子的吸附能力都有了很大提高。当溶液的p H值为5.0时,CF-NH2对Cu(II)的吸附能力最强,吸附量最大;当溶液的p H值为4.0时,CF-NH2对Cr(VI)离子的吸附能力达到最大。与未改性的CDA纳米纤维相比,CDA-NH2对Cu(II)、Cr(VI)离子的吸附能力都有了很大提高。当溶液的p H值达到5.59时,CDA-NH2吸附剂上富含的氨基官能团去质子化的程度较高,导致有更多的自由氨基官能团配体与重金属Cu(II)离子结合,同时氨基官能团上的自由电子对的吸引能力也会进一步增强,CDA-NH2对Cu(II)的吸附能力最强,吸附量最大。当溶液的p H值为4.0时,CDA-NH2对Cr(VI)离子的吸附能力达到最大。吸附等温线实验表明,CF-NH2和CDA-NH2两种吸附剂对Cu(II)、Cr(VI)离子的吸附主要是化学吸附,并且溶液温度对吸附剂吸附能力的影响不大,重金属吸附可以在常温下进行。不同温度下CF-NH2和CDA-NH2对Cu(II)、Cr(VI)离子的吸附等温线与Langmuir方程具有较好的拟合性,线性相关系数大于0.99。从拟合结果可以看出,CF-NH2和CDA-NH2对Cu(II)、Cr(VI)离子的吸附是放热过程,属于化学吸附,CF-NH2和CDA-NH2对Cu(II)、Cr(VI)离子的吸附是多层吸附,且两种吸附材料对在溶液中为阳离子的Cu(II)和阴离子的HCr O4-离子都具有很好的吸附能力。吸附动力学实验表明,CF-NH2和CDA-NH2对Cu(II)、Cr(VI)离子吸附的动力学对Lagergren准二级动力学方程均有较好的回归效果,准二级动力学方程回归时的线性相关系数大于0.99,优于准一级动力学方程的回归结果。用准二级动力学方程计算得到的对Cu(II)、Cr(VI)离子的平衡吸附量数值与实验得到的qe数值非常接近,说明CF-NH2和CDA-NH2吸附剂对Cu(II)、Cr(VI)离子吸附符合准二级吸附动力学,CF-NH2和CDA-NH2对Cu(II)、Cr(VI)离子的吸附过程属于化学吸附的反应过程。另外,改性得到的CF-NH2和CDA-NH2两种吸附材料的氨基含量分别为0.305%和7.531%,由于两种重金属吸附材料都是化学吸附为主,使得CDA-NH2吸附材料对Cu(II)、Cr(VI)离子具有更高的吸附能力。