膨润土与醋酸纤维素复合制备环境友好型离子交换吸附纤维的研究

本项目首次将膨润土与醋酸纤维复合，制备高效、环保、经济的新型离子交换吸附纤维。膨润土具有很强的离子交换能力和吸附功能多样性，但粉末状的膨润土在吸附完成后因固液分离困难而限制其应用。离子交换纤维与离子交换树脂相比，直径更小，比表面积更大，有更大的吸附动力学优势和广泛的应用前景。本项目将膨润土和离子交换纤维的优缺点互补，以膨润土和无毒、耐氯、价廉的醋酸纤维素为原料，丙酮为溶剂，加入致孔剂，通过湿法纺丝工艺，制备新型离子交换吸附纤维,具有以下优点:(1)使膨润土在吸附完成后易与水分离(2)制备工艺简单环保，成本低，易于工业化(3)具有功能多样性和吸附高效性(4)使用中能耗低，净化彻底，应用形式多样，无二次污染(5)吸附饱和后再生经济易行(6)最终失活的纤维能够回收利用。最终通过对无机和有机污染物的吸附和脱附性能研究，为膨润土的固定化方法研究开创新方向，为新型离子交换吸附纤维的应用奠定理论基础。

项目按照要求完成了计划。.研究针对运用湿法纺丝技术，选用醋酸纤维素作为基体，通过将沸石粉与醋酸纤维复合，制备环境友好型复合离子交换吸附纤维。将其用于对水中重金属离子和染料的吸附去除，研究其吸附效果和吸附机理，从而为新型离子交换吸附纤维的实际应用奠定基础。.纤维制备工艺参数进行试验和优化后得出当搅拌釜温度为30℃，喷丝头内径为0.7mm，微量注射泵速度为18ml/h，凝固浴温度为35℃，拉伸速度为0.8m/min，丙酮、水、醋酸纤维素和沸石粉的质量比为36∶6.5∶6∶1.5时，纤维的制备过程连续稳定，纤维粗细均匀，无泄漏现象发生。.对纤维进行表征：纤维的粗细均匀，直径为0.6-0.7mm；比表面积为20.883 m2/g，总孔容为0.104cm3/g，平均孔径为24.623nm；纤维在酸碱水溶液中被浸泡后，其表观形貌、直径、比表面积等方面都未发生明显的变化；纤维在经过浸泡、吸脱附后未发生明显的沸石泄漏现象；SEM结果表明，沸石粉颗粒均匀分布在纤维的表面和内部，纤维内部形成了高分子网络构架，有大量的孔结构。.对Cu2+和Ni2+两种重金属离子在纤维上的吸附过程进行了研究。得出最佳的吸附条件，准二级动力学方程和Langmuir吸附模型能更好地描述吸附过程。考察了纤维的脱附再利用性能，纤维循环吸脱附5次以后脱附率保持在80%以上，吸附容量损失较小。 .对亚甲基蓝在纤维上的吸附过程进行了初步研究。得出最佳的吸附条件。准二级动力学方程比较吻合。因纤维的脱附效果不理想，对亚甲基蓝在纤维上的累积情况进行考察。结果表明，纤维对亚甲基蓝的累积吸附能力较强，累积吸附量达到325.31 mg/g。.将醋酸纤维素/沸石复合纤维填充于吸附柱中，分析了吸附柱在不同填充高度Z、溶液初始浓度C0、流速v、及pH条件下对Cu2+和MB的去除效果，结果表明，随着参数的变化，主要相关参数表现出一定的变化趋势。且Thomas和BDST模型对吸附过程的模拟度较好。.空白纤维对比实验和盐分干扰实验的结果表明，空白纤维对Cu2+的去除率明显小于对MB；盐离子对Cu2+的吸附影响较之对MB时要大。.吸附柱对实际镀铜废水中的Cu2+去除效果稍差于配水；吸附柱经过三次循环使用，一次再生后吸附效果有所下降，之后的循环中吸附效果变化不大，同时该吸附柱的脱附时间较快，吸附柱再生时间较短。