０ 引言

目前，我國重金屬離子污染十分嚴重，主 要 來 源于工業(yè)污 染、交 通 污 染 和 生 活 垃 圾 污 染 ．銅是 污染源中幾 大 常 見 危 害 性 重 金 屬 之 一，對 人 體 造 血、細胞生長、生物酶的活動、內(nèi)分泌腺功能均有影 響 ．目前，廢水中的重金屬處理方法可歸納為化 學(xué)沉 積 法、離 子 交 換 法、吸 附 法、電 化 學(xué) 法、絮凝法等．

１ 實驗部分

１．１ 實驗原料及儀器

（１）實驗原料：微晶纖維素（ＭＣＣ），化學(xué)純，成 都市科龍化工試劑廠；２－溴丙酸，９８％，上海麥克林 生化科技有限公司；甲苯，分析純，國藥集團化學(xué)試 劑有限公司；１－甲基咪唑，９９％，上海麥克林生化科 技有限公司；硝酸銅，分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠；對甲苯磺酸，分析純，廣東省化學(xué)試劑工程技術(shù) 研究開發(fā)中心．
（２）主要儀器：傅里葉紅外光譜儀，德國布魯克 Ｂｒｕｋｅｒ；Ｘ 射線 衍 射 儀，德 國 布 魯 克 Ｂｒｕｋｅｒ；紫外 可見分光光度計，美國安捷倫 Ａｇｉｌｅｎｔ；同步熱分析 儀，德國耐馳 ＮＥＴＺＳＣＨ．

１．２ 實驗方法

１．２．１ 纖維素的酯化反應(yīng)

準確稱量１．００ｇＭＣＣ、８．８０ｇ２－溴丙酸、０．０７ｇ 對甲苯磺酸和８０ｍＬ甲苯一同加入１００ｍＬ單口燒 瓶中，放入磁力轉(zhuǎn)子，連接分水器和冷凝管；之后將 單口燒瓶置于１３０℃油浴鍋中恒溫加熱．冷凝回流７ ｈ后，打開分水器側(cè)管活塞，緩慢放出側(cè)管中甲苯－水 混合液，逐漸蒸出燒瓶中甲苯．反應(yīng)完成后，用無水 乙醇洗滌，將所得產(chǎn)物用離心機以３０００ｒ／ｍｉｎ的速 度離心３ ｍｉｎ．之后 置 于６０ ℃真空干燥箱（上海精宏DZF-6020真空干燥箱）內(nèi)干燥 １２ｈ，最終得到改性纖維素酯（ＭＣＣ－Ｂｒ）．

１．２．２ 纖維素酯（ＭＣＣ－Ｂｒ）的烷基化反應(yīng)

將１５ｍＬ１－甲基咪唑和１．００ｇＭＣＣ－Ｂｒ加入 ８０ｍＬ乙醇中，７０ ℃水浴恒溫攪拌反應(yīng)２４ｈ后， 將粗產(chǎn)物用無水乙醇洗滌，將所得產(chǎn)物用離心機以 ３０００ｒ／ｍｉｎ的速度離心３ｍｉｎ．之后置于６０ ℃真 空干燥箱內(nèi)干 燥１２ｈ，最終得到離子液體改性微 晶纖維素（ＭＣＣ－ＩＬ）．

１．２．３ 材料表征方法

通過 ＦＴ－ＩＲ 對樣 品 的 化 學(xué) 官 能 團 進 行 分 析， 掃描范圍為４０００～４００ｃｍ－１，分辨 率 為４ｃｍ－１； 通過 ＴＧ 對樣品進行熱重分析，掃描 溫 度 范 圍 從 ３０℃～７００℃，升溫速率為１０℃／ｍｉｎ；通過ＸＲＤ對 樣品的晶型結(jié)構(gòu)進行分析，掃描范圍是１０°～７０°， 掃描速度為０．１°／ｓ．

１．２．４ 改性纖維素吸附銅離子實驗

（１）在實驗過程中，將１０ｍＬ一定濃度的銅離 子溶液和一定質(zhì)量的改性纖維素混合，靜 置２４ｈ 后，取上層吸附后溶液，利用紫外分光光度計確定 吸附后濃度．通過公式（１）計算吸附量 ． 　　　　　　 Ｑ ＝（Ｃ０ －Ｃｔ）Ｖ ｍ （１） 式（１）中：Ｑ—吸附 量，ｍｇ／ｇ；Ｃ０—初始 濃 度， ｍｇ／Ｌ；Ｃｔ—吸附后的濃度 ｍｇ／Ｌ；Ｖ—體積，Ｌ；ｍ— 吸附劑質(zhì)量，ｇ．
（２）進行單 因 素 實 驗，研 究 ｐＨ 值、時 間、初 始濃度對最大吸附量的影響以及 ＭＣＣ－ＩＬ 吸附銅離 子是否具有選擇性．

２ 結(jié)果與討論

通過微晶纖維素的簡單酯化和烷基化 反應(yīng)設(shè)計和制備了一種新的咪唑類離子液體官能 團改性的生物 質(zhì) 吸 附 劑，改 性 過 程 如 圖１所 示．由于氫鍵和配位作用等，制備的吸附劑預(yù)計對銅離子 具有良好的吸附能力和選擇性．

經(jīng) 過 對 ＭＣＣ、ＭＣＣ－Ｂｒ、ＭＣＣ－ＩＬ 的 ＸＲＤ分析可 知，改 性 后 纖 維 素 晶 型 與 ＭＣＣ 晶 型相似，仍保留纖維素Ⅰ原有晶型結(jié)構(gòu)，改性前后 纖維素均顯示纖維素特征峰：具有以２θ＝２２．５°為 中心的尖銳的高強度峰為纖維素Ⅰ型的（００２）晶面 衍射峰；在１４．７°和１６．４°處具有兩個重疊較弱的 纖維素Ⅰ型的（１０１）晶面衍射峰；以及在３４．２°處 較弱的峰為纖維 素Ⅰ型 的（０４０）晶面 衍 射 峰．表 明 咪唑類離子液體并未溶解纖維素，改性未破壞纖維 素結(jié)晶區(qū)及結(jié)晶結(jié)構(gòu) ．

３ 結(jié)論

通過 ＦＴ－ＩＲ、ＴＧ、ＸＲＤ表征手段證明，咪唑類 離子液體官能化纖維素改性成功． 分析 ＭＣＣ－ＩＬ 的吸 附 效 果，在 ｐＨ 值 為 ４，吸 附劑用量為０．０５ｇ，接觸時間為２４ｈ，銅離子初始 濃度為９００ｍｇ／Ｌ時，ＭＣＣ－ＩＬ 對銅離子溶液達到 最大 吸 附 量 為 １３８．３ ｍｇ／ｇ．吸附 模 型 符 合 Ｌａｎｇ－ ｍｕｉｒ模型和偽二級動力吸 附 模 型．通 過 與 Ｚｎ２＋ 和 Ｎｉ２＋ 的吸附效果對比證明了改性纖維素對銅離子 有一定的選擇性吸附作用． 纖維素的化學(xué)改性有效地改善了其吸附性能， 改性后的纖維素應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，尤其是對重金屬的 吸附應(yīng)用領(lǐng)域 具 有 良 好 的 發(fā) 展 前 景．與 此 同 時，隨 著改性方法、改性手段、改性機理的日益成熟，纖維 素作為高值化吸附分離材料將具有廣闊的發(fā)展空間．