茶叶纤维对Cu2的吸附性能研究

纤维素基荧光传感材料在Cu^(2+)传感中的应用
马洪伟;周敦;陈玉;李斌
【期刊名称】《广州化工》
【年(卷),期】2022(50)20
【摘要】纤维素是世界上最为丰富的生物质资源之一。

因其成本低、绿色和无污
染等特性,引起了人们的广泛关注。

纤维素固有的羟基结构赋予其对金属离子具有
较大的吸附性,可以有效提高金属离子检测的灵敏度。

本文采用醋酸纤维素为基底,
异烟酸作为检测活性单元,通过酯化反应接枝于纤维素,构筑绿色纤维素基荧光材料。

该材料对Cu^(2+)有着良好的识别性能,对Cu^(2+)的检测限可以达到1.08 nmol,具有较好的应用前景。

【总页数】4页(P39-41)
【作者】马洪伟;周敦;陈玉;李斌
【作者单位】东北林业大学化学化工与资源利用学院
【正文语种】中文
【中图分类】O657.3
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第49卷第2期2021年1月广㊀州㊀化㊀工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.2Jan.2021木质材料对铜离子吸附的研究进展∗周㊀彤,梁建军,王㊀磊,刘义章,汪蓓蓓(滁州职业技术学院,安徽㊀滁州㊀239000)摘㊀要:木质材料主要成分为木质素㊁纤维素等物质,其表面含有大量的羟基㊁羰基等活性基团,这些活性基团含有可以与Cu 2+空轨道配位的孤对电子对㊂通过制备活性炭和化学改性的方式能增加木质材料的比表面积和吸附位点,因而可显著提高吸附剂对Cu 2+的吸附性能㊂同时这些木质材料凭借来源广泛㊁价格低廉㊁可再生㊁无污染等优势成为吸附法的最佳原材料㊂本文综述了国内天然木质材料㊁改性木质材料在去除Cu 2+方面的研究进展,为木质材料的应用研究提供参考㊂关键词:吸附;锯末;铜离子;改性㊀中图分类号:X703.1㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1001-9677(2021)02-0021-03㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀∗基金项目:滁州职业技术学院2019年校级科研一般项目(YJY -2019-11);滁州职业技术学院2020年校级科研重点项目(YJZ -2020-03)㊂第一作者:周彤(1990-),女,硕士研究生,助教,从事环境水污染处理研究㊂Research Progress on Adsorption of Cu 2+by Wood Materials ∗ZHOU Tong ,LIANG Jian -jun ,WANG Lei ,LIU Yi -zhang ,WANG Bei -bei (Chuzhou Vocational and Technical College,Anhui Chuzhou 239000,China)Abstract :The main components of wood materials are lignin,cellulose and other substances,and its surface contains a large number of active groups such as hydroxyl and carbonyl groups.These active groups contain lone pairs of electrons that can coordinate with the empty Cu 2+orbitals.The preparation of activated carbon and chemical modification can increase the specific surface area and adsorption sites of wood materials,thus it can significantly improve the adsorption performance of the adsorbent for Cu 2+.At the same time,these wooden materials have become the best raw materials for the adsorption by virtue of their wide -ranging sources,low price,renewable,and pollution -free advantages.The research progress on application of natural wood materials,and its modification materials on absorption of Cu 2+were summarized,in order to provide references for the application research of wood materials.Key words :absorption;sawdust;copper ions;modified正所谓,水是生命的源泉㊂人类的一切生产活动都离开水㊂我国是一个人口大国,同时也是个淡水资源匮乏的国家㊂在淡水资源匮乏的同时,我国的水污染情况也不容乐观㊂水污染不仅造成了数额巨大的经济损失,更是直接危害了人们的饮用水安全[1]㊂水俣病和痛痛病让人类第一次认识到重金属污染的危害,也让学者将注意力吸引到重金属污染的处理上㊂重金属是指密度大于5kg /m 3以上的金属[2],大约有45种㊂我们通常所说的重金属是从环境污染角度分类的,指的是具有生物毒性的金属如汞㊁镉㊁铅㊁铬㊁类金属砷等[3]㊂当少量含Cu 2+的污水进入水体,由于水体有一定的自净能力,对水体中生物影响不大㊂但当能产生重金属Cu 2+的行业如采矿业㊁电镀㊁造纸㊁电池㊁化肥㊁皮革㊁农药等将大量的含Cu 2+废水排入自然界中,就可能造成水体污染㊂重金属离子具有生物不可降解性,并能在生物体内蓄积,因而危害生物健康㊂目前,水体中Cu 2+的除去方法主要有化学沉淀法㊁离子交换法㊁电化学法㊁吸附法[4]等㊂化学沉淀法和电化学法在使用时,需要较高浓度的Cu 2+,同时产生的化学污泥还可能存在二次污染等问题㊂吸附法因对污染物的浓度要求不高,方法简单㊁容易操作等特点,在重金属去除方面越来越受到重视㊂同时,还可以利用化学改性的方法,将特定的官能团引入吸附剂,来提高吸附性能或者选择性地去除某一类污染物㊂林业生产为人类社会提供优质木材的同时也产生了大量木材剩余物如锯末㊁木屑㊁枝条㊁树皮等㊂据报道木材的利用率仅有10%㊂如何利用好剩余的90%是全人类需要解决的难题㊂这些废弃物可于生产工业酒精㊁活性炭,制备燃烧棒,提取化肥等㊂此外,这些废弃物凭借来源广泛㊁价格低廉㊁无污染等优势,还可用做吸附法的原材料㊂锯末和木屑是典型的林业生产的废弃物,其主要成分为木质素㊁纤维素等物质,故其表面含有大量的羟基㊁羰基等活性基团,是一种应用前景广泛的重金属吸附剂附[5-7]㊂这些木质材料既可直接用作吸附剂原料也可通过化学改性㊁制备活性炭等方式来提高它的吸附性能㊂研究木质材料吸附机理有利于科研工作者掌握其吸附的本质,在改性时针对目标污染物有目的性地增加木质材料的表面特征官能团,进而提高吸附性能㊂天然木质材料其表面含有大量的羟基㊁羰基等活性基团,这些基团可以与重金属Cu 2+配22㊀广㊀州㊀化㊀工2021年1月位㊂如果在配位的过程中有其他离子析出时,那么天然木质材料的吸附机理除配位作用外,还存在离子交换㊂木质材料活性炭相比木质材料表面更粗糙㊁孔径大㊁比表面积大,故木质材料活性炭吸附Cu2+的机理主要为物理吸附,此时的吸附作用力主要为范德华力㊂化学改性木质材料的吸附机理因改性方法的不同而不同㊂氨基改性木质材料的吸附机理主要是化学吸附,即氨基上N原子和Cu2+的配位作用㊂酸改性天然木质材料可以增加其表面羟基的含量,利用配位作用增加吸附性能㊂碱改性天然木质材料经过碱处理后经过一系列物理化学变化后,木质材料结构疏松㊁孔径变大,同时碱可以提供㊃OH,故在物理吸附和化学吸附的双重作用下,对Cu2+吸附性能增加显著㊂无论是哪种改性方法,其吸附机理都不是单一的,只是改性方法的不同使得某一种机理为主导㊂这也从另一方面说明天然木质材料的吸附较某种单一组分的吸附剂吸附过程更加复杂㊂1㊀利用天然木质材料特定组成去除水体中的Cu2+㊀㊀锯末的骨架结构成分主要有纤维素㊁木质素㊁半纤维素等,内部表面富含羟基㊁羰基㊁甲氧基㊁羧基等基团[8]㊂木屑中含有大量的官能团如羟基㊁羧基㊁氨基酸和木质酚,它们都能吸附部分阳离子[9]㊂这些木质材料因木材的种类不同,其主要成分及其含量有所差异,对Cu2+的吸附性能也有所不同㊂天然的木质对Cu2+有一定的吸附能力主要是材料表面含有羟基㊁羰基等活性基团,这些基团含有可以与Cu2+空轨道配位的孤对电子㊂刘晓凤等[10]利用海南椰子树木屑为原料制备出粒径大小不同的木屑粉末并研究了其对铅㊁铜㊁镉三种重金属离子的吸附行为,结果表明木屑吸附铜离子的吸附量比较小,饱和吸附量都没超过5mg/g㊂郜洪文[11]利用成材较快的竹子作为原材料来除去废水中的污染物Cu2+,研究表明竹锯末对Cu2+的吸附速度很快,吸附机制主要为离子交换,该研究为竹锯末综合利用提供新途径㊂孙杰等[12]用原松树锯末和柠檬酸钠改性锯末对重金属离子Cu2+的吸附行为进行研究,结果表明在最佳条件下原松树锯末㊁柠檬酸钠改性锯末对Cu2+的最大吸附量分别为3.31mg/g㊁5.75mg/g㊂由上可知,天然木质材料对Cu2+的吸附量较低,吸附量也就几个毫克每克,这在一定程度上限制了天然木质材料的相关研究应用㊂但是作为一种低廉㊁易得㊁可再生的农林废弃物,木然木质材料仍是一种潜在的吸附剂材料㊂2㊀利用比表面或空隙作用来去除水体中的Cu2+活性炭因比表面积大㊁多孔而具有良好的吸附性能,是目前商业应用最为广泛的吸附剂㊂木质活性炭是木质材料经过相关化学处理后,利用高温将其碳化,碳化后的木质材料表面粗糙㊁内部多孔㊁比表面积变大㊂根据活性炭制备过程中所使用原料的不同,可将其分为生物质活性炭㊁木质活性炭㊁合成材料活性炭以及煤质活性炭[13]㊂木屑㊁锯末因价格低廉㊁来源广泛㊁可再生㊁无污染是制作木质活性炭的绝佳原材料㊂限氧升温碳化法㊁热解法是制备木质材料活性炭的主要方法㊂黄宏霞等[14]以木屑为原料㊁磷酸为活化剂㊁硼酸为催化剂制备出化学改性木屑活性炭,并将此活性炭用于Cu2+溶液的吸附研究,活性炭的理论最大吸附量高达14225mg/kg㊂周丹丹等[15]利用松木屑为原料采用限氧升温碳化法,分别在200㊁300㊁400㊁500ħ四个温度进行碳化制备出4种生物炭,并将4种生物炭用于Cu2+的吸附研究㊂研究表明松木生物炭在热解温度为200ħ时对Cu2+的吸附性能最好㊂生物质热解是指在惰性气体保护的氛围下,对生物质进行加热,当达到生物质热解温度时,生物质分解得到气态挥发分和固态炭[16],通过冷凝的方式可以将气态挥发物变成焦油㊂目前在生物质热解主要采用直接热解和化学物质浸泡后再热解两种方式㊂毛明翠等[17]利用苹果树枝和梧桐木锯末为原料,采用450ħ热裂解法制备出生物炭,并用于铜离子的吸附研究㊂NaOH是最常用的化学物质浸泡液之一㊂蔡静[18]采用热解+ NaOH的方法对松木屑进行改性并探求了改性热解炭对Cu2+的吸附,结果表明改性热解炭在吸附时间和吸附性能都优于原木屑和直接热解炭㊂3㊀利用化学改性方法提高木质材料特定组成来除去水体中的Cu2+3.1㊀氨基改性木质材料将氨基引入木质材料的表面,即把对重金属离子能产生强配位作用的N原子引入木质材料的表面,可以利用N原子和Cu2+之间的强配位作用来提高木质材料的吸附性能㊂此外,在酸性条件下,氨基对一些阴离子染料也有很好的吸附性能㊂目前使用较多的氨基改性材料有二乙烯三胺㊁聚乙烯亚胺㊁乙二胺等㊂学者多利用环氧氯丙烷交联或直接反应等方式将氨基引入木质材料㊂刘梦珠等[19]对杨木屑用NaClO预处理并用二乙烯三胺进行氨基化改性制备出改性木屑,并研究了其对水中Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)的连续吸附研究㊂结果表明改性木屑对Cu(Ⅱ)的饱和吸附容量能达到195.70mg/g且吸附过程符合Langmuir模型,较原木屑吸附容量提高显著㊂王平等[20]直接利用木屑与三乙胺的反应来制备改性木屑,同时研究了其对废水中铜㊁镉等重金属离子的吸附情况㊂研究结果表明:吸附条件为温度为30ħ㊁pH为8㊁铜离子浓度小于等于400mg/kg时,改性木屑对铜离子去除率基本保持在99.99%㊂夏璐等[21]使用乙二胺改性的木屑黄原酸盐对水溶液中的Cu(II)㊁Ni(II)离子进行吸附研究,这里采用环氧氯丙烷交联的方式将氨基引入木屑中㊂该吸附过程为单层吸附且吸附过程可以用Langmuir模型和准二级动力学模型进行描述,计算得到吸附过程的活化能59.12kJ/mol,这些参数都表明该吸附过程为化学吸附㊂由上可知氨基改性木质材料较原木质材料对Cu2+的吸附性能提高显著,且吸附机理主要为化学吸附㊂这也与N原子和Cu2+之间的强配位作用相一致㊂3.2㊀酸改性木质材料酸改性木质材料主要是利用硫酸㊁磷酸㊁硝酸㊁醋酸等常见酸,采用浸泡㊁搅拌等方式来改变木质材料表面物质组成,进而提高木质材料的吸附性能㊂同时酸改性木质材料具有可燃性好的优势,也有利于采用热法回收木质材料上吸附的重金属[22]㊂杜玉辉等[23]在40ħ时将锯末与已知浓度的硝酸进行反应制备出酸改性锯末,并研究了锯末用量㊁Cu2+浓度㊁溶液pH㊁吸附时间等因素对吸附过程的影响㊂3.3㊀碱改性木质材料木质材料的主要成分纤维素可以与碱金属氢氧化物溶液发第49卷第2期周彤,等:木质材料对铜离子吸附的研究进展23㊀生一系列的物理化学变化,使得纤维素的润胀[24],比表面积增加显著㊂王卓然等[25]利用KOH溶液对松木屑进行碱改性制备出改性木屑,改性木屑对Cu2+的吸附效率较未改性前由72%提高到97%,吸附性能提高明显㊂阳康[26]用NaOH㊁异丙醇组合剂浸泡锯末制备出碱改性锯末,与天然锯末相比碱改性锯末受投量变化的影响较小㊂4㊀结㊀语天然木质材料成分主要有纤维素㊁木质素㊁半纤维素等,其表面和内部含有活性官能团羟基㊁羧基等,对水体中污染物Cu2+有一定的去除能力㊂学者通过制备木质材料活性炭来增大木质材料的比表面积,或通过化学改性的方式来增加木质材料表面的活性官能团进而增加吸附位点㊂木质活性炭制备主要介绍了限氧升温碳化法和热解法两种,其中木质材料热解后用化学物质浸泡吸附性能更好㊂酸改性㊁碱改性以及氨基改性是目前木质材料化学改性采用的主要方法㊂我国是一个农业大国,研究以天然木质材料或改性木质材料对水体中污染物的吸附行为,对我国农林废弃物的处理及循环利用具有积极的意义㊂农林废弃物对水体中污染物吸附性能的探讨是目前多个实验室共同研究的课题,但如何将此研究进行工业化大生产并保持一致的吸附性能仍是每个学者的研究方向和目标㊂水体中重金属污染物往往是多种重金属共存的场景,如何在提高木质材料对其的去除能力和增加选择性地回收某种金属离子方面仍有较大的研究空间㊂参考文献[1]㊀姚诚.水污染现状及其治理措施[J].污染防治技术,2009(2):87-90,96.[2]㊀武文会.腐殖酸对活性污泥吸附铜离子的影响研究[D].重庆:重庆大学,2015.[3]㊀林雪原,荆延德,巩晨,等.生物炭吸附重金属的研究进展[J].环境污染与防治,2014(5):83-87.[4]㊀王月月,李娟英,鲁玉渭,等.响应面优化玉米芯对Cu2+的吸附[J].上海海洋大学学报,2020(3):355-363.[5]㊀常兴涛,岳建芝,贾洋洋,等.锯末颗粒吸附去除低质量浓度氨氮废水的研究[J].河南农业大学学报,2018(4):582-586. [6]㊀宋勇,吕俊文,张园园,等.改性锯末对铀的吸附机理研究[J].安全与环境工程,2018(3):86-92,129.[7]㊀蔡静,丁文明,王艳敏.改性木屑对铜离子的吸附性能[J].环境工程学报,2016(12):7109-7113.[8]㊀常新强,刘德稳,朱德滨,等.锯末在水处理中的应用研究进展[J].水处理技术,2016(12):8-11.[9]㊀丁培菲,陈云嫩,张兴华,等.改性后木屑的结构特性及其对氨氮的吸附性能[J].应用化工,2017(8):1526-1529,1535. [10]刘晓凤,徐鑫,陈瑞锋,等.木屑吸附溶液中重金属离子的试验研究[J].太原理工大学学报,2019(4):492-497.[11]赵雪涛,郜洪文.锯末对Cu2+的吸附特性研究[J].环境科学,2010(1):217-222.[12]孙杰,田奇峰,黄浸.松树锯末对Cu2+的吸附研究[J].环境科学与技术,2011(11):88-90,146.[13]高银东.棉纤维基自粘结成型活性炭的制备及性能研究[D].太原:太原理工大学,2019.[14]黄宏霞,胡平,陈小敏.木屑活性炭吸附去除水中重金属离子的研究[J].江苏农业科学,2014(3):306-308.[15]周丹丹,吴文卫,赵婧,等.花生壳和松木屑制备的生物炭对Cu2+的吸附研究[J].生态环境学报,2016(3):523-530. [16]谭洪,张磊,韩玉阁.不同种类生物质热解炭的特性实验研究[J].生物质化学工程,2009(5):31-34.[17]毛明翠,刘畅,曹静,等.两种木材生物炭对铜离子的吸附特性及其机制[J].环境与发展,2019(1):103-105.[18]蔡静.改性木屑的制备及其对铜离子的吸附研究[D].北京:北京化工大学,2016.[19]刘梦珠,郝林林,李桂菊.氨基改性木屑对水中Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)的连续吸附研究[J].环境污染与防治,2020(4):461-466. [20]王平,史文辉,潘池钦,等.三乙胺改性木屑处理含铜㊁镉重金属离子废水的研究[J].安徽农学通报(下半月刊),2012(2):61-62, 107.[21]夏璐,胡伊旭,张博涵.乙二胺改性木屑黄原酸盐对水溶液中Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)离子吸附平衡及动力学[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China,2014(3):868-875. [22]梁鸿霞,张正,黎梅,等.酸改性木屑处理含Cr6+废水[J].攀枝花学院学报,2019(5):7-11.[23]杜玉辉,吕松,袁斌,等.改性锯末对水中Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)的吸附性能实验研究[J].河南化工,2010(4):27-29.[24]吕少一,邵自强,王飞俊,等.不同碱金属氢氧化物对纤维素羧甲基化的影响[J].应用化工,2008(8):921-923,929. [25]王卓然,赵晓光,周文富,等.改性松木屑对铜离子的吸附性能[J/OL].应用化工:1-7[2020-08-22].https:///10.16581/ ki.issn1671-3206.20200724.036.[26]阳康.农林废弃物优选及其吸附地表水中Cu(Ⅱ)㊁硝基苯的特性研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2015.。

不同载体对铀的吸附性能评价摘要：目前，铀的吸附试验主要采用静态法核动态法进行研究。

吸附铀的载体主要有粘土，金属的水和氧化物等胶体，生物吸附剂，树脂以及离子交换纤维等。

主要考察pH值、温度、吸附时间、阴离子、阳离子、细菌浓度、铀浓度等对吸附速率及吸附量的影响。

关键词：载体；吸附；铀；性能Abstract At present，the batch technique and the column method were mainly adopted to study the sorption of uranium .The carriers include clay, hydrous ferric oxide, biological adsorbent, resin, exchange fiber and so on. Attentions were focused mainly on the effects of pH, temperature, sorption time, anions, cat ions, the concentration of bacteria and the concentration of uranium on uranium sorption speed and sorption quantity. Keywords: carriers; sorption; Uranium; property铀的吸附技术主要应用于铀矿资源的充分开发利用和后续废水废物的处理。

目前我国的铀水冶工艺流程中主要应用阴离子交换树脂进行吸附。

核技术的开发利用给人类带来巨大经济效益和社会效益的同时,也产生了放射性废物。

核军工、铀冶矿等也产生大量放射性废物。

放射性核素进人环境( 大气、水体和土壤) 后, 对生态环境和人类健康造成潜在的危害。

处理这些放射性废物成为全球性的难题。

铀的吸附试验，对于选择对铀吸附能力最强的载体，减小铀对生态环境的危害具有重要意义。

金属离子的选择吸附性能研究及其在水处理中的应用随着工业化和城市化的快速发展，工业废水、生活废水和农业面源污染等水体污染已成为制约社会经济可持续发展的瓶颈之一。

其中，金属离子是主要的水体污染物之一。

金属离子的存在会对水体、生物和环境产生不同程度的影响，如对人体健康、水生生物和生态环境造成危害。

因此，研究金属离子的选择吸附性能，并将其运用于水处理过程中，对于保护生态环境和维护人类健康具有重要的意义。

一、金属离子的选择吸附性能研究金属离子的选择吸附性能主要包括：吸附材料的合适性、吸附速率、吸附容量、吸附反应动力学和热力学等。

吸附材料的选择直接影响吸附性能的优劣，吸附速率和容量是判断吸附效果较重要的指标。

吸附剂的物化性质对水系统中金属离子的吸附行为也具有很大影响。

例如，颗粒大小、孔径分布、孔隙度、表面化学性质等。

理想的吸附剂应当具备较大的比表面积、高的孔隙度和适当的孔径大小，这样可以增加吸附剂和金属之间的接触面，提高吸附速率和容量。

而且，吸附剂的表面化学性质对其选择性吸附不同金属离子的效果也至关重要。

选择吸附性能研究的目的是为了检测吸附剂的吸附性能是否适用于水处理，了解各个因素对吸附效果的影响，更好地指导水处理实践。

二、金属离子吸附在水处理中的应用金属离子吸附技术已被广泛应用于水处理领域。

其中，重金属离子的吸附已成为研究的热点。

重金属离子的存在对环境造成了严重的威胁，其吸附技术的应用也更具有针对性。

1. 吸附剂作为处理污水中的一种物理处理方法广泛应用。

吸附剂对重金属离子具有良好的亲和作用，可以有效地将污染物吸附在其表面，并实现其去除。

金属离子吸附剂的选择性吸附有广泛的应用前景。

例如，酸性介质中纳米杂多硫酸铁纤维偏好于吸附Fe3+、Pb2+离子，而碱性介质中纳米氧化镍纤维则偏好于吸附Cu2+、Cd2+离子。

2. 离子交换吸附是一种常用的金属离子去除方法。

离子交换树脂和深度交换漆是这种方法的两种重要实现手段。

064教育管理与艺术 2014年第9期理论探索含重金属废水是对环境污染最严重和对人体危害最大的工业废水。

由于含铬、镍、铜等重金属的废水或废渣的排放，通过土壤及水对人类产生危害，特别是某些重金属及其化合物能在生物体内富集，通过饮水和食物链的作用，对人类产生更广泛和更严重的危害。

因此，含重金属离子废水的治理一直是人们关注的重点和难点。

近年来，吸附法是处理重金属废水的一种比较有效的方法，其中，吸附剂的选择对废水的治理和贵重金属的回收至关重要，且在环境保护和资源利用方面有着广阔的应用前景。

一、实验（一）药品及仪器马铃薯淀粉，N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺，分析纯，国药集团上海化学试剂公司；丙烯酸，分析纯，上海国药集团化学试剂有限公司；丙烯酰胺，分析纯，天津市光复精细化工研究所；过硫酸钾，分析纯，北京化学试剂公司；硝酸铜，分析纯，天津市科密欧化学试剂开发中心；氢氧化钠，分析纯，天津博迪化工集团．原子吸收分光光度仪（８５１０型），上海；DENVER TP-214电子分析天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司)；DGX-9003系列鼓风干燥箱（上海福玛实验设备有限公司）；220V.AC.1000W 电子调温电热炉、标准筛。

（二）高吸水树脂的合成将马铃薯淀粉、去离子水、部分中和的丙烯酸及其钠盐溶液、引发剂和交联剂在搅拌下混合均匀，然后在氮气保护下水浴加热缓慢升温，达到一定温度时停止搅拌，在沸水浴中保温一段时间后停止通氮气，将产品取出，剪成小块，于烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得马铃薯淀粉接枝丙烯酸型高吸水树脂（以下简称“SAR-Ⅰ”）。

（三）基本吸液性能测试准确称取0.5 g高吸水树脂样品于烧杯中，置于一定量去离子水（自来水、生理盐水等待测液）中，待吸液完毕后，用纱布滤去未吸收的水，至无水滴滴下为止并计算吸水率：（四）树脂吸附及脱除金属离子能力的表征参数吸附容量：将一定量的高吸水树脂与一定量已知浓度的重金属离子溶液混合，搅拌均匀，经过足够长的时间，使之达到吸附平衡，测定吸附前后溶液的体积及重金属离子的浓度，按公式计算出每克高吸水树脂吸附的重金属离子的质量，即吸附容量，用 a 表示：0011sM V M V a m −= 脱除率：根据吸附前后溶液的体积和重金属离子的浓度，计算重金属离子的脱除率 (D)：001100100%M V M V D M V −=× 以上两式中: m s 为高吸水附树脂的质量；V 0为吸附前溶液的体积；V 1 为吸附后溶液的体积；M 0为重金属离子的起始浓度；M 1吸附后溶液中重金属离子的浓度。

文章编号:１００１Ｇ９７３１(２０１８)０８Ｇ０８０６２Ｇ０６P(S tＧGMA)ＧI D AＧC u(Ⅱ)微球的制备及其吸附性能∗王㊀凯１,邱广明２,赵丽娟１,靳瑞发１,李秀华１(１．赤峰学院化学化工学院,内蒙古自治区光电功能材料重点实验室,内蒙古赤峰０２４０００;２．内蒙古工业大学能源与动力学院,呼和浩特０１００５１)摘㊀要:㊀采用分散聚合法制备聚P(S tＧGMA)微球,通过开环反应将亚氨基二乙酸(i m i n o d i a c e t i c a c i d,I D A)接枝在微球的表面,然后与金属离子的螯合,制备了一种P(S tＧGMA)ＧI D AＧC u(Ⅱ)微球吸附剂.采用扫描电镜(S E M)㊁红外光谱(I R)和电导率仪等对其进行了表征.探讨了P(S tＧGMA)ＧI D AＧC u(Ⅱ)微球对牛血清蛋白(b oＧv i n e s e r u ma l b u m i n,B S A)的吸附性能,考察了p H值和吸附时间等对B S A的吸附量的影响,研究了其吸附动力学和吸附热力学特性.结果表明,p H＝６时,吸附量最大;在２９８K时,P(S tＧGMA)ＧI D AＧC u(Ⅱ)微球的最大吸附量为３７．６６m g/g,吸附符合L a n g m u i r方程;动力学研究结果表明,准二级动力学方程能较好拟合动力学实验结果.关键词:㊀分散聚合;微球;吸附;牛血清蛋白中图分类号:㊀T Q３１６．３文献标识码:A D O I:１０．３９６９/j．i s s n．１００１Ｇ９７３１．２０１８．０８．０１００㊀引㊀言高纯度的蛋白质是进行生命科学研究以及蛋白质分析的基础,但在实际样品中目标蛋白总是与其他组分共存,所以蛋白质的分离纯化得到越来越多的科技工作者的关注.根据蛋白质的物理和化学性质的不同,人们建立了一系列分的蛋白质的分离方法[１],如滤膜过滤㊁盐析㊁有机溶剂沉淀㊁离子交换层析等[２Ｇ３].使用这些方法导致蛋白质的分离效率较低,纯度也不够,工艺繁杂且容易造成蛋白质的失活等情况[４].为了克服这些问题,固定金属离子微球对蛋白质进行分离纯化是被广泛应用.固定金属离子微球由微球载体㊁螯合基和金属离子３部分组成,利用微球表面固定的金属离子与蛋白质表面的组氨酸残基配位结合,高选择性地吸附蛋白质,在蛋白质固定和分离方面有广泛应用[５Ｇ６].聚合物微球具有比表面积大㊁单分散性好㊁制备及功能化简单等优点[７Ｇ１０],能够通过共聚㊁开环或加成等反应连接固定金属的配位基,从而实现对蛋白快速分离和纯化的目的.叶青等[１１]以βＧ环糊精(βＧC D)充当载体,并且亚氨基二乙酸(I D A)作为反应物,制备了新型固定金属离子的吸附剂,研究了该吸附剂在对牛血清蛋白(B S A)的吸附性能.石若冰等[１２]通过模板法来制取单分散性的磁性硅胶微球,利用亚氨基二乙酸进行表面改性,通过与C u２＋螯合,制备了一种新型的吸附剂用于对牛血清蛋白的吸附研究.目前,聚苯乙烯微球是研究比较成熟聚合物材料,但该微球的疏水性较强,与生物相容性不好,因此对聚苯乙烯微球进行亲水性改性或设计开发新型骨架载体已成为研究重点.为解决单一聚苯乙烯微球在蛋白质生物相容性和吸附不易脱附的问题,采用甲基丙烯酸缩水甘油酯为功能单体与苯乙烯进行共聚,甲基丙烯酸缩水甘油酯具有双键和三元环,易于发生聚合和开环反应,为载体骨架的制备和表面的修饰或设计提供了有利的条件[１３Ｇ１４].实验以苯乙烯(S t)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为共聚单体,通过分散聚合制备了聚合物微球P(S tＧGMA),利用亚氨基二乙酸与其进行开环反应,在P(S tＧGMA)载体上连接I D A配体分子,对P(S tＧGMA)ＧI D A进行固定金属离子,制备了P(S tＧGMA)ＧI D AＧC u(Ⅱ)微球吸附剂,并将其应用于牛血清蛋白的吸附,考察了吸附剂的吸附性能.１实㊀验１．１㊀试剂和仪器１．１．１㊀试剂甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA),A R,艾科试剂;苯乙烯(S t),A R,国药集团化学试剂有限公司;偶氮二异丁腈,A R,艾科试剂;聚乙烯吡咯烷酮,A R,国药集团化学试剂有限公司;P E G６０００,艾科试剂;牛血清蛋白(B S A),A R,国药集团化学试剂有限公司;亚氨基二乙酸(I D A),A R,艾科试剂;无水乙醇㊁C u S O４:以上试剂均为分析纯.２６０８０２０１８年第８期(４９)卷∗基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１２６３０１３,２１５６３００２);内蒙古自然科学基金资助项目(２０１５M S０５３４);内蒙古自治区高等学校科学研究资助项目(N J Z Y１７３０２,N J Z C１６２５２)收到初稿日期:２０１８Ｇ０４Ｇ１６收到修改稿日期:２０１８Ｇ０６Ｇ２５通讯作者:邱广明,EＧm a i l:q i u g m＠h o t m a i l．c o m 作者简介:王㊀凯㊀(１９８１－),男,山东聊城人,讲师,主要从事高分子功能材料的研究.１．１．２㊀仪器扫描电镜,S E M ,J S M６４００,J a p a n ;红外光谱仪,N i c o l e t ５１０P 型,A m e r i c a ;紫外可见分光光度计,T U Ｇ１９０１型,北京普析;双层空气恒温振荡器,N S Ｇ２１０２C型,上海福马实验设备.１．２㊀P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球吸附剂的制备P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球吸附剂制备过程如图１所示.图１㊀P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球的合成示意图F i g １As c h e m a t i cm e c h a n i s mf o r s y n t h e s i s o f P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)m i c r o s ph e r e １．２．１㊀P (S t ＧGMA )微球的制备称取１．２５g 的聚乙烯吡咯烷酮(P V P )于三颈瓶中,加入无水乙醇１００m L ,搅拌的作用下将其溶解.待恒温水浴升温到７０ħ后,充氮气.称取０．１g 偶氮二异丁腈,量取５m L 的苯乙烯(S t )和１０m L 的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA )加入１００m L 烧杯中,搅拌溶解后将其快速加入三颈瓶中.反应进行２４h 后,蒸馏水洗涤３~４次,离心干燥,备用.１．２．２㊀P (S t ＧGMA )ＧI D A 的制备量取５０m L１．０m o l /L 的亚氨基二乙酸溶液于三颈瓶中,然后向三颈瓶中加入１０g 无水碳酸钠和５０m L 甲醇溶液,通过搅拌使之完全溶解;用１m o l /L的N a O H 溶液调节至p H 值＝１１,加入５g P (S t ＧGMA )微球进行开环反应,在６０ħ下反应８h .反应完成后,用草酸酸化至中性,蒸馏水洗涤３~４次,离心干燥,备用.１．２．３㊀P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球吸附剂的合成将P (S t ＧGMA )ＧI D A 微球浸入１００m L ２％的C u S O ４溶液中,在６０ħ下充分振荡１０h ,得到P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球.所得产物用蒸馏水洗涤３~５次,以除去未被吸附的铜离子,蒸馏水洗涤３~４次,离心干燥,即成功制得P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球吸附剂.１．３㊀P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球对B S A 的吸附性能测试称取一定量的P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球和５０m L 一定浓度的B S A 溶液分别加入若干锥形瓶中,调节振荡频率(１５０r /m i n )进行吸附实验.吸附完成后进行离心分离,通过紫外可见分光光度计在波长２８０n m 处对溶液中B S A 浓度进行测定,根据式(１)计算单位质量P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球对B S A 的吸附量qe ＝(C ０－C e )Vm(１)㊀㊀式中,qe 为平衡吸附量,m g /g ;C ０和C e 分别为B S A 的初始浓度和平衡浓度,m g /L ;V 为溶液的体积,L ;m 为P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球吸附剂的干重,g.２㊀实验结果与讨论２．１㊀扫描电镜合成的聚合物P (S t ＧGMA )微球和经I D A 改性后P (S t ＧGMA )ＧI D A 微球的S E M 表面形貌分别为如图２(a )和(b )所示.由图２(a)可知,采用分散聚合法制备共聚P (S t ＧGMA )微球,形态规则,表面比较光滑,平均粒径为４．８５μm ,粒径分布均匀.经I D A 开环反应后,如图２(b )所示,微球的粒径基本保持不变,表面形状没有发生变化.２．２㊀I R 分析在图３(a )中,１７２５c m －１处的吸收峰为GMA 单体中酯羰基的特征吸收峰,９１２,８４３c m －１处的峰为环氧键的特征吸收峰,上述吸收峰表明,GMA 已发生聚合生成了P (S t ＧGMA )复合微球.通过对图３(a)与(b )的两张图谱比较可以看出,谱图３(b )中环氧键的特征吸收峰(９７２,８５５c m －１)强度已经减弱,同时还出现了I D A 中的N H 的特征吸收峰(１６４０c m －１);在３６０８０王㊀凯等:P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球的制备及其吸附性能图３(b)３５４４c m－１处出现的 O H较为明显的比图３(a)的 O H吸收峰强,这些吸收峰的变化表明I D A分子已被接枝在P(S tＧGMA)微球的表面.图２㊀扫描电镜照片F i g２S c a n n i n g e l e c t r o nm i c r o g r a p h图３㊀P(S tＧGMA)微球和P(S tＧGMA)ＧI D A微球的红外光谱F i g３F TＧI Rs p e c t r a o f P(S tＧGMA)m i c r o s p h e r e s a n dP(S tＧGMA)ＧI D A m i c r o s p h e r e s２．３㊀羧基含量测定微球表面的羧基密度直接影响金属离子的螯合量,微球表面的羧基密度越高,越有利于金属离子的螯合,从而增加蛋白质的吸附量.通过电导滴定法测定P(S tＧGMA)ＧI D A微球表面羧基含量的电导率变化曲线如图４所示,电导率变化分３个阶段:开始加入N a OH时,H C l先与N a O H反应,生成N a C l.在这一阶段,电导率逐渐下降,主要是因为H C l的导电能力大于N a C l.达到B点时H C l完全被N a O H中和,此后继续加入的N a OH,N a OH与P(S tＧGMA)ＧI D A微球表面的羧基反应,这时溶液中只有N a＋浓度的增加,其导电能力较弱,所以电导率变化不大.到C点时羧基被完全反应,在这一阶段,继续加入的N a O H完全参与羧基反应.C点之后反应进入第３个阶段,由于这个阶段N a O H没有发生反应,所以电导率的大小仅取决于N a O H的浓度.图４㊀P(S tＧGMA)ＧI D A微球羧基含量的测定F i g４M e a s u r i n g t h ec o n t e n to fc a r b o x y l g r o u p so nt h eP(S tＧGMA)ＧI D A m i c r o s p h e r e s㊀㊀因此,由图４可知,P(S tＧGMA)ＧI D A微球表面羧基的含量就是B C段N a O H的消耗量.计算公式C＝NˑVm(２)㊀㊀式中,N代表的是N a O H标准溶液的浓度,m o l/L; V代表B C段消耗了的标准N a O H溶液的体积,m L; m为(S tＧGMA)ＧI D A微球的质量,g.根据数据计算可得,样品中小球羧基的含量为３０．４５mm o l/g,同时也进一步说明微球的表面已发生开环反应.２．４㊀吸附剂的吸附性能研究２．４．１㊀p H值对吸附量的影响p H是P(S tＧGMA)ＧI D AＧC u(Ⅱ)微球吸附B S A 是重要的影响影响因素之一,因为P(S tＧGMA)ＧI D AＧC u(Ⅱ)微球吸附B S A主要是靠静电作用,静电作用主要在金属离子和牛血清蛋白表面组氨酸的咪唑基之间发生[１５],p H值改变P(S tＧGMA)ＧI D AＧC u(Ⅱ)微球表面的电荷性.固定其它条件不变的情况下,在p H值＝４~１１时测定B S A的吸附量,如图５所示.在p H 值＝６时吸附量最大,当p H值(p H值＞７)升高时, O H－与吸附剂表面的C u离子产生静电作用力,与B S A在P(S tＧGMA)ＧI D AＧC u(Ⅱ)微球表面的吸附进行竞争,从而导致吸附量下降;当p H值较低时,牛血清蛋白的组氨酸上的咪唑基被质子化,影响了牛血清蛋白与金属离子的螯合,导致p H值较低时吸附量下降.图５㊀溶液p H值对吸附量的影响F i g５T h e e f f e c t o f p Ho n t h e a d s o r p t i o n c a p a c i t y４６０８０２０１８年第８期(４９)卷２．４．２㊀时间对吸附性能的影响及吸附动力学配制１００m L１０００m g/L 的B S A 溶液于锥形瓶中,加入０．５g P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球吸附剂,在２９８K 下考察不同吸附时间对吸附量的影响.如图６所示,在吸附开始阶段,吸附量快速增加,在９０m i n左右吸附基本达到饱和.这是由于吸附初期,P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球吸附剂有较多的配位结合点,且溶液的主体与吸附剂的表面有较大的浓度梯度,扩散的推动力比较大,B S A 经溶液的主体能快速的扩散到微球表面,使微球的吸附量增加较快;随着时间的增加,P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球吸附剂表面的吸附位接近饱和,吸附量基本保持不变.图６㊀吸附时间对吸附量的影响F i g ６E f f e c t o f a d s o r p t i o n t i m eo n t h e a d s o r pt i o nc a Ｇp a c i t y㊀㊀为了研究吸附过程的速率规律和吸附机理.分别采用准一级动力学方程和准二级动力学方程对数据进行模拟.准一级动力学方程的线性表达式[１６]l n (q e －q t )＝l n qe －k １t (３)㊀㊀准二级动力学方程的线性表达式[１７]t q t ＝１k ２q２e ＋tq e (４)㊀㊀式中,q t 为t 时刻的吸附量,m g /g ;qe 为平衡吸附量,m g /g;t 为吸附时间,m i n ;k １为准一级动力学速率常数,m i n －１;k ２为准二级吸附速率常数,g/(m i n m g).利用准一级动力学模型(式(３))和准二阶动力学模型(式(４))对所测实验数据采用o r i g i n ７．５进行线性拟合如图７所示,由直线的斜率和截距计算得到动力学参数见表１.由图７和表１可以看出,准二级动力学模型对P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球吸附B S A 有较好的线性拟合,相关系数R ２＞０．９９０,而且平衡吸附量qe ＝２０．０７m g /g 与实验值是接近的,从R ２的数值和拟合曲线接近实验点的程度可知,准二级动力学模型可更好的描述P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球吸附B S A 的吸附行为.图７㊀准一级和二级动力学模型F i g ７P s e u d o Ｇf i r s t Ｇo r d e ra n d p s e u d o Ｇs e c o n d Ｇo r d e rk i Ｇn e t i c s p l o t s f o r a d s o r p t i o n 表１㊀吸附动力学模型拟合模型参数结果T a b l e １T h e r e g r e s s i o n c o e f f i c i e n t s f o r t h e a d s o r p t i o nk i n e t i c e qu a t i o n s 温度准一级动力学方程准二级动力学方程qe /m g g －１k １/m i n－１R ２qe /m g g －１k ２/ˑ１０－３g m i n －１ m g－１R ２２９８K２０．０７６７０．０４０２４０．９７５４２０．９７７６３．４０３０．９９７２２．４．３㊀等温吸附模型为了进一步分析P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球对溶液中B S A 的吸附特性,在２９８K 下,微球对B S A 进行平衡吸附的实验研究,用L a n gm u i r 和F r e u n d l i c h 等温吸附模型对实验数据进行拟合,以其说明P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球的吸附机理.L a n gm u i r 等温吸附方程[１８]C e q e ＝C e q m ＋１q mb (５)㊀㊀F r e u n d l i c h 等温吸附方程[１９]l n qe ＝l n K F ＋１n l n C e (６)㊀㊀式中,q e 为平衡吸附量,m g /g ;q m 为单层吸附的最大吸附量,m g /g ;C e 为平衡时溶液的浓度,m g /L ;b 是L a n g m u i r 模型的吸附平衡常数,L /g;K F 为经验常数,L /g ,与吸附能力大小有关;n 与吸附分子和吸附剂表面作用强度相关.利用L a n gm u i r 和F r e u n d l i c h 等温吸附方程模型对２９８K 所测等温吸附实验数据进行线性拟合(如图５６０８０王㊀凯等:P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球的制备及其吸附性能８),通过拟合直线的斜率和截距计算得到参数见表２.L a n g m u i r 等温吸附方程对P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球吸附B S A 比较点比较接近,相关系数比较高(R ２＞０．９９),因此,P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球对B S A 的吸附行为符合L a n gm u i r 等温吸附模型.由表２可知,由L a n gm u i r 拟合结果得到P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球对B S A 的最大吸附量３７．６６m g /g ,与实验测得值接近,且此最大吸附量是比以βＧ环糊精键合硅胶为载体制备的固定金属离子亲和吸附剂的吸附量高的[１３].表２㊀B S A 在P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球上的L a n gm u i r 和F r e u n d l i c h 吸附参数T a b l e ２T h e p a r a m e t e r s o fL a n g m u i r a n dF r e u n d l i c h f o r a d s o r p t i o no nP (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)m i c r o s ph e r e s 温度L a n gm u i r F r e u n d l i c hq m /m g g －１b /L g－１R ２K F /m gg －１n R ２２９８K３７．６６４８０．００２２３０．９９２６２．３０５２．８８２７０．９８３１图８㊀L a n gm u i r 和F r e u n d l i c h 吸附等温模型F i g ８A d s o r p t i o n i s o t h e r m s o f L a n g m u i r e qu a t i o n a n d F r e u n d l i c he qu a t i o n ３㊀结㊀论采用分散聚合法制备了粒径均一的P (S t ＧGMA )微球,通过开环反应对其进行羧基化,利用羧基对铜离子的螯合作用,制备了P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球吸附剂吸附剂,并将其应用于对牛血清蛋白的吸附.(１)㊀制备的P (S t ＧGMA )微球表面光滑,粒径均一,平均粒径为４．８５μm ,经开环反应后,微球的粒径和表面形状基本没有发生变化,且螯合配基羧基的密度为３０．４５μm o l /g.(２)㊀吸附量受p H 值的影响较大,在p H 值＝６时,吸附量最大;在９０m i n 时,吸附达到吸附平衡,吸附符合二级动力学模型.(３)㊀在２９８K 时,固定金属离子的聚合物吸附剂对B S A 吸附符合l a n gm u i r 吸附模型,最大吸附量达到３７．６６m g /g,说明这种P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球吸附剂对蛋白质具有良好的吸附性能.参考文献:[１]㊀W a n g ZL ,Yu eT L ,Y u a n Y H ,e ta l ．K i n e t i c so fa d Ｇs o r p t i o no f b o v i n e s e r u ma l b u m i no n m a g n e t i c c a r b o x ym Ｇe t h y l c h i t o s a nn a n o pa r t i c l e s [J ]．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a lo f B i o l o gi c a lM a c r o m o l e c u l e s ,２０１３,５８:５７Ｇ６５．[２]㊀C h a iM ,Y eY ,C h e n V．S e pa r a t i o na n dc o n c e n t r a t i o no f m i l k p r o t e i n sw i t h a s ub m e r g e dm e m b r a n e v i b r a t i o n a l s ys Ｇt e m [J ]．J o u r n a lo f M e m b r a n eS c i e n c e ,２０１７,５２４(２):３０５Ｇ３１４．[３]㊀Z h a n g Y M ,W a n g W T ,M aX D ,e ta l ．P o l y d o pa m i n e a s s i s t e d f ab r ic a t i o no f t i t a n i u m o x id en a n o pa r t i c l e s m o d i Ｇf i e dc o l u m nf o r p r o t e i n ss e p a r a t i o nb yc a p i l l a r y el e c t r o Ｇc h r o m a t o g r a p h y [J ]．A n a l y t i c a lB i o c h e m i s t r y ,２０１６,５１２(１１):１０３Ｇ１０９．[４]㊀C a o M i a o ,L i Z h o n g h o n g ,Z h u W e i ．A d s o r pt i o no f b o v i n e s e r u ma l b u m i nb y r e a c t i v e r e d１２０m o d i f i e dm a gn e t i c c h i Ｇt o s a nm i c r o s p h e r e s [J ]．F o o dS c i e n c e ,２０１３,３４(２１):６４Ｇ６８(i nC h i n e s e )．曹㊀淼,李忠宏,朱㊀伟．活性红１２０改性磁性壳聚糖微球对牛血清白蛋白的吸附性能[J ]．食品科学,２０１３,３４(２１):６４Ｇ６８．[５]㊀D i n g L i b i n ,W a n g Y i f e n g ．T h e p r e pa r a t i o na n dc h a r a c t e r Ｇi z a t i o no f p r o t e i n i m p r i n t i n g p o l ym e r o f c h i t o s a n a n dm e t a l i o n c o o r d i n a t i o n c o m p o u n d [J ]．P o l y m e rM a t e r i a l sS c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g,２０１０,２６(０２):１２５Ｇ１２７(i nC h i n e s e )．丁利斌,王艺峰．壳聚糖金属离子配合物蛋白质印迹聚合物的制备与表征[J ]．高分子材料科学与工程,２０１０,２６(０２):１２５Ｇ１２７．[６]㊀K a r aA ,O s m a nB ,Y a v u zH ,e t a l ．I mm o b i l i z a t i o no f αＧa m y l a s e o nC u ２＋c h e l a t ed p o l y (e t h y l e n e g l y c o l d i m e t h a c Ｇr y l a t en v i n y l i m i d a z o l e )m a t r i xv i aa d s o r pt i o n [J ]．R e a c Ｇt i v e a n dF u n c t i o n a l P o l ym e r s ,２００５,６２(５):６１Ｇ６８．[７]㊀C h e nJX ,Z h a oC ,H u a n g H H ,e t a l ．H i g h l y c r o s s l i n k e d p o l y (e t h y l e n e g l y c o ld i m e t h a c r y l a t e )Ｇb a s e d m i c r o s ph e r e s v i as o l v o t h e r m a l p r e c i p i t a t i o n p o l ym e r i z a t i o ni n a l c o h o l w a t e r s y s t e m [J ]．P o l ym e r ,２０１５,８３(１):２１４Ｇ２２２．[８]㊀L i uX Y ,Z h e n g S W ,H o n g R Y ,e ta l ．P r e pa r a t i o no f m a g n e t i c p o l y (s t y r e n e Ｇc o Ｇa c r y l i ca c i d )m i c r o s p h e r e sw i t h a d s o r p t i o no f p r o t e i n [J ]．C o l l o i d s a n dS u r f a c e sA :P h ys i Ｇc o c h e m i c a l a n dE n g i n e e r i n g A s pe c t s ．２０１４,４４３(２):４２５Ｇ４３１．D O I :１０．１０１６/j ．c o l s u rf a ．２０１３．１１．０２５．[９]㊀T i a nQ ,Y uD M ,Z h uK M ,e t a l ．M u l t i Ｇh o l l o w p o l ym e r m i c r o s p h e r e sw i t he n c l o s e ds u r f a c e sa n dc o m p a r t m e n t a l Ｇi z e d v o i d s p r e p a r e d b y s e e d e d s w e l l i n g p o l y m e r i z a t i o n ６６０８０２０１８年第８期(４９)卷m e t h o d [J ]．J o u r n a lo f C o l l o i d a n d I n t e r f a c e S c i e n c e,２０１６,４７３(７):４４Ｇ５１．D O I :１０．１０１６/j ．jc i s ．２０１６．０３．０６３．[１０]㊀C h e n JX ,Z h a oC ,H u a n g H H ,e t a l ．H i g h l yc r o s s l i n k ed p o l y (e t h y l e n e g l y c o ld i m e t h a c r y l a t e )Ｇb a s e d m i c r o s p h e r e s v i as o l v o t h e r m a l p r e c i p i t a t i o n p o l ym e r i z a t i o ni na l c o h o l w a t e rs y s t e m [J ]．P o l ym e r ,２０１５,８３(１):２１４Ｇ２２２．D O I :１０．１０１６/j ．p o l ym e r ．２０１５．１２．０２８．[１１]㊀Y eQ i n g ,W a n g S h i b i n g ,Y e W e n y u ．P r e pa r a t i o no fn o Ｇv e l i mm ob i l i z e d m e t a l i o na f f i n i t y ad s o r be n tf o r p r o t e i n a d s o r p t i o n [J ]．J o u r n a l o fH e n a nU n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i Ｇe n c e ),２００７,３７(２):１５２Ｇ１５５(i nC h i n e s e )．叶㊀青,王守斌,叶文玉．新型固定金属离子亲和吸附剂的制备及对蛋白质的吸附研究[J ]．河南大学学报(自然科学版),２００７,３７(２):１５２Ｇ１５５．[１２]㊀S h iR u o b i n g ,Z h a n g Z h i c h a o ,C h e nL e i ,e t a l ．M a gn e t i c s i l i c a m i c r o s p h e r e sa san o v e ls u p po r tf o ri mm o b i l i z e d m e t a l a f f i n i t yp u r i f i c a t i o no f p r o t e i n s /p e p t i d e s [J ]．C h i Ｇn e s e J o u r n a l o fA n a l y t i c a l C h e m i s t r y,２００７,３５(５):６２８Ｇ６３２(i nC h i n e s e )．石若冰,张志超,陈㊀磊,等．基于磁性微球的固定化金属亲和载体及其在蛋白质/多肽纯化中的应用[J ]．分析化学,２００７,３５(５):６２８Ｇ６３２．[１３]㊀W a n g K ,Qi uG M ,C a oH Y ,e t a l ．R e m o v a l o f c h r o m i Ｇu m (Ⅵ)f r o m a q u e o u ss o l u t i o n su s i n g F e ３O ４m a g n e t i c p o l y m e rm i c r o s p h e r e sf u n c t i o n a l i z e d w i t ha m i n o g r o u p s [J ]．M a t e r i a l s ,２０１５,８:８３７８Ｇ８３９１．[１４]㊀H w a n g C W ,K w a kNS ,H w a n g TS ．P r e p a r a t i o n o f p o Ｇl y(GMA Ｇc o ＧP E G D A )m i c r o b e a d s m o d i f i e d w i t h i m i n o d i Ｇa c e t i ca c i da n dt h e i ri n d i u m a d s o r p t i o n p r o pe r t i e s [J ]．C h e m i c a l E n g i n e e r i n g Jo u r n a l ,２０１３,２２６:７９Ｇ８６．[１５]㊀L iR o n g ,C h e n G u o l i a n g ,Z h a o W e n m i n g．I mm o b i l i z e d m e t a l i o n a f f i n i t y c h r o m a t o g r a p h y m e t h o d s ,p r i n c i pl e s ,c h a r a c t e r i s t i c s a n da p p l i c a t i o n s f o r p r o t e i n s e pa r a t i o n [J ]．C h e m i s t r y B u l l e t i n ,２００５,５:３５２Ｇ３６０(i nC h i n e s e )．李㊀蓉,陈国亮,赵文明．固定金属离子亲和色谱 蛋白质分离的方法㊁原理㊁特性和应用[J ]．化学通报,２００５,５:３５２Ｇ３６０．[１６]㊀Y a nH ,L iHJ ,Y a n g H ,e t a l ．R e m o v a l o f v a r i o u s c a t Ｇi o n i c d y e s f r o ma q u e o u s s o l u t i o n s u s i n g a k i n d o f f u l l y bi Ｇo d e g r a d a b l em a g n e t i c c o m p o s i t em i c r o s ph e r e [J ]．C h e m Ｇi c a l E n g i n e e r i n g Jo u r n a l ,２０１３,２２３(５):４０２Ｇ４１１．[１７]㊀W a n g ZL ,Y u eT L ,Y u a nY H ,e t a l ．K i n e t i c so f a d Ｇs o r p t i o n o f b o v i n e s e r u ma l b u m i n o nm a g n e t i c c a r b o x ym Ｇe t h y l c h i t o s a nn a n o p a r t i c l e s [J ]．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f B i o l o g i c a lM a c r o m o l e c u l e s ,２０１３,５８(７):５７Ｇ６５．[１８]㊀C h e n g Y u e ,X i a oZ h i g u o ,Y uH o n g w e i ,e t a l ．P r e pa r a t i o n a n da d s o r p t i o n p r o p e r t i e so f a m i n o m o d i f i e d m e s o p o r o u s m i c r o s p h e r eF e ３O ４＠S i O ２＠m S i O ２m a g n e t i ca d s o rb e n t [J ]．J o u r n a lo f F u nc t i o n a l M a t e r i a l s ,２０１７,４８(１２):１２１３５Ｇ１２１４１(i nC h i n e s e )．成㊀岳,肖治国,余宏伟,等．氨基化修饰介孔F e ３O ４＠S i O ２＠mS i O ２磁性吸附剂的制备及吸附性能的研究[J ]．功能材料,２０１７,４８(１２):１２１３５Ｇ１２１４１．[１９]㊀K eF ,J i a n g J ,L i YZ ,e t a l ．H i g h l y se l e c t i v e r e m o v a l of Hg ２＋a n dP b ２＋b y t h i o l Ｇf u nc t i o n a l i z e dF e ３O ４＠me t a l Ｇo r Ｇg a n i cf r a m e w o r kc o r e Ｇs h e l lm ag n e t i c m i c r o s ph e r e s [J ]．A p pl i e dS u r f a c eS c i e n c e ,２０１７,４１３(８):２６６Ｇ２７４．P r e p a r a t i o no fP (S t ＧG M A )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)m i c r o s p h e r e s a n d i t s a d s o r p t i o n p r o pe r t i e s WA N G K a i １,Q I U G u a n g m i n g ２,Z H A O L i ju a n １,J I N R u i f a １,L IX i u h u a １(１．C o l l e g e o fC h e m i s t r y a n dC h e m i c a l E n g i n e e r i n g ,I n n e rM o n g o l i aK e y L a b o r a t o r yo f P h o t o e l e c t r i cF u n c t i o n a lM a t e r i a l s ,C h i f e n g U n i v e r s i t y ,C h i f e n g ０２４０００,C h i n a ;２．S c h o o l o f E n e r g y a n dP o w e rE n g i n e e r i n g ,I n n e rM o n g o l i aU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ,H u h h o t ０１００５１,C h i n a )A b s t r a c t :P (S t y r e n e ＧG l y c i d y lm e t h a c r y l a t e )(P (S t ＧGMA ))m i c r o s p h e r e sw e r es y n t h e s i z e da d o p t i n g d i s pe r s i o n c o p o l y m e r i z a t i o n ,a n d i m i n o d i a c e t i c a c i d (I D A )w a s t h e n g r af t e d o n t h e s u r f a c e o f P (S t ＧGMA )m i c r o s ph e r e s v i a t h e r i n g Ｇo p e n i n g r e a c t i o n ,t o f o r mP (S t ＧGMA )ＧI D A m i c r o s p h e r e s ．N e wP (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)m i c r o s ph e r e s w e r e p r e p a r e db y c o o r d i n a t i n g C u (Ⅱ)o nP (S t ＧGMA )ＧI D A m i c r o s p h e r e s ．T h ea d s o r b e n tw a s c h a r a c t e r i z e db y s c a n n i n g e l e c t r o nm i c r o s c o p e (S E M ),F o u r i e r t r a n s f o r mi n f r a r e d s p e c t r o m e t e r (F T ＧI R ),a n dc o n d u c t i v i t y me Ｇt e r ．T h e a d s o r p t i o n p e rf o r m a n c e so fb o v i n es e r u ma l b u m i n (B S A )o nP (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)m i c r o s p h e r e s w a s d i s c u s s e d i nd e t a i l ,i n c l u d i n gp Ha n dc o n t a c t t i m e ．T h e t h e r m o d y n a m i c a n dk i n e t i c p a r a m e t e r s i na d s o r pＧt i o n p r o c e s sw e r es t u d i e dt od i s c u s s t h e m e c h a n i s m o fa d s o r p t i o n ．T h ee x pe r i m e n t a l r e s u l t ss h o w e dt h a t t h e h i g h e s t a d s o r p t i o n c a p a c i t y of P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)m i c r o s p h e r e sw a s a r o u n d p H＝６．T h eh igh e s t a d s o r p Ｇti o nc a p a c i t y w a s ３７．６６m g /g a t ２９８Ka n d t h e e q u i l i b r i u ma d s o r p t i o nd a t a f i t t e dw e l l t oL a n g m u i r ．T h e k i n e t i c e x pe r i m e n t a l d a t aw e r e c o r r e l a t e dw i t hs e c o n d Ｇo r d e r k i n e t i cm o d e l ．K e y w o r d s :d i s p e r s i o n c o p o l y m e r i z a t i o n ;m i c r o s p h e r e s ;a d s o r pt i o n ;b o v i n e s e r u ma l b u m i n ７６０８０王㊀凯等:P (S t ＧGMA )ＧI D A ＧC u (Ⅱ)微球的制备及其吸附性能。

“茶叶对水中金属离子的吸附”物理化学设计性实验
王慧;毕慧琴;颜瑞;卫艳新
【期刊名称】《安徽化工》
【年(卷),期】2024(50)1
【摘要】通过茶叶对水溶液中金属离子的吸附实验,讨论了影响茶叶吸附金属离子的初始浓度、吸附时间、吸附温度等影响因素。

阐述了“茶叶对水中金属离子的吸附”实验的重要性、实验目的、实验原理、实验过程及结果分析,对深入理解定性分析金属离子、等温吸附方程等内容及指导其优化设计具有重要意义。

【总页数】5页(P198-201)
【作者】王慧;毕慧琴;颜瑞;卫艳新
【作者单位】合肥师范学院化学与化学工程学院;安徽工程大学化学与环境工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】G642
【相关文献】
1.改性活性炭对重金属离子的吸附特征——一个物理化学综合实验的设计与数据处理
2.罗布麻茶叶渣对水中金属离子吸附效果的研究
3.改性玉米芯吸附水中重金属离子的实验研究
4.茶叶对水中重金属离子吸附性能的研究
5.天然沸石吸附电镀废水中重金属离子的实验研究
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污水处理中二醛纤维素对Cu（II）、Cr（VI）、Zn（II）的吸附性能研究摘要：采用高碘酸钠溶液对棉纤维进行选择性氧化制得二醛纤维素，运用二醛纤维素对不同重金属离子溶液做吸附性能测试。

研究结果表明，二醛纤维素对cu（ii）、cr（vi）、zn（ii）等重金属离子有良好的吸附作用。

关键词：纤维素氧化重金属离子吸附性能中图分类号：q5.1 t3101 文献标识码：a 文章编号：1674-098x （2013）03（a）-0-04随着经济和社会的快速发展，工业化带来的环境污染越来越严重，许多重金属离子污染物被排入江流河海和渗入土壤深层。

重金属离子难以被自然降解，可长期潜伏在土壤和水中，并随食物链进入植物体、动物体甚至人体，在人体内不断蓄积从而危害人体健康，当前越来越多的重金属中毒事件充分说明了这一点。

因此，工业废水废渣中重金属离子的去除和回收再利用显得尤为重要[1-2]。

常用去除污水中重金属离子的方法主要有氧化还原、化学沉淀、离子交换、吸附、膜分离等。

活性炭和各种离子交换树脂作为常用的吸附剂和离子交换剂，其价格昂贵且不易再生。

纤维素基吸附材料用作吸附、分离、提取过度重金属离子和贵重金属离子，从经济和环境保护角度都具有十分重要的意义。

一是纤维素是自然界中最为丰富的可再生生物质资源，具有环境友好等优点；另一方面，纤维素来源广泛且价格低廉，棉花、木材、竹子、麻以及各种植物的秸秆、壳皮等都是纤维素的重要来源[3-6]。

但自然界中获得的各种纤维素材料，如棉、麻纤维以及各种秸秆中提取的纤维素因具有较高的结晶度，纤维素大分子排列紧密，葡萄糖上众多羟基间形成了大量的分子间和分子内氢键，从而影响了纤维素材料对重金属离子的吸附性能。

目前使用较多的是纤维素基衍生物材料，其中氧化纤维素因在制备过程中破坏了纤维素内的氢键等次价键，使大分子结构更加松散，同时在纤维素大分子链上引入活性醛基或活性羧基，从而具有更加突出的吸附性能。

中原工学院202.102.154.6，202.102.128.68纺织工业概论作业2012-12-12蚕蛹蛋白纤维一、蚕蛹蛋白纤维的简介桑蚕蛹蛋白纤维是综合利用生物工程技术、化纤纺丝技术、高分子技术将从桑蚕蛹中提取的蛋白同天然纤维素按比例共混纺丝，在特定的条件下形成的具有稳定皮芯结构的全新生物质蛋白纤维，其优良动物蛋白质富集于纤维表面，形成纤维皮层，天然植物纤维在内层，形成纤维的芯层。

其主要成份是桑蚕蛹蛋白和天然纤维素（棉、木、竹等），其组份一般为10%--40%的蚕蛹蛋白，90%--60%的天然纤维素。

二、蚕蛹蛋白纤维的结构和性能特性一：手感极佳，用手触摸纤维，有羊绒般的柔软，真丝般的细滑。

特性二：纤维具有吸湿、透气、染色色泽亮丽、抗静电等优良特性。

用这种纤维为原料生产的织物具有轻薄、飘逸、舒适、富有质感、绿色环保等特性。

织物同时克服了真丝织物的易皱、易脱色、易划伤、不易保存等一系列缺点。

三、蚕蛹蛋白纤维的工艺蚕蛹蛋白纤维是综合利用高分子技术、化纤纺丝技术、生物工程技术，将蚕蛹蛋白与天然纤维素共混后制成的新型生物质纤维。

该纤维独特的皮芯结构使之外观飘逸、触感柔软，具备天然纤维透气舒爽的特性。

同时，经相关鉴定该纤维富含多种氨基酸，有利于呵护肌肤。

目前，“圣桑”蚕蛹蛋白纤维已经联合下游面料及针织企业，在多个行业上推广。

四、蚕蛹蛋白纤维染整工艺将蚕蛹蛋白提纯配制成溶液按比例与粘胶共混，采用湿法纺丝形成具有皮芯结构的含蛋白纤维。

纤维具有较好的吸湿性、透气性，手感柔软、悬垂性好，但湿强力较低，纤维本身呈现较深黄色，会影响纺织品色泽鲜艳度。

可采用活性、酸性、中性等染料染色，在染整加工中要注意它对酸、碱的敏感性，合理制定加工工艺。

五、蚕蛹蛋白纤维的产品开发蚕蛹蛋白纤维虽然具有不少优良的特性，但也存在可纺性较差的缺点。

因此，在产品开发过程中，企业重点研究了蚕蛹蛋白纤维的预处理工艺，通过多次对比试验，有效改善了纤维的可纺性，保证了纺纱顺利进行。