納米纖維素在處理廢水的應(yīng)用

1、納米纖維素在處理廢水的應(yīng)用纖維素經(jīng)酸解后可得到粒徑為納米級別的棒狀晶體一一納米纖維素，它 相比普通纖維素有諸多優(yōu)點(diǎn)，如機(jī)械強(qiáng)度高、比表面積大、高的楊氏模量、 有較強(qiáng)的親水性等，作為納米復(fù)合材料領(lǐng)域的增強(qiáng)劑應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。1納米纖維素的種類根據(jù)其形態(tài)特征的不同，纖維素纖維可以在它們的無定形區(qū)沿軸橫向解 離，形成納米級別的高結(jié)晶度的棒狀片段，又被稱為納米晶體纖維素（NCC）； 或者通過機(jī)械剪切，使纖維素纖維橫向分解為其子結(jié)構(gòu)納米單元，產(chǎn)生納米 原纖化纖維素（MFC）；另外一種納米尺寸的材料可通過微生物進(jìn)行生物合成, 即我們熟知的細(xì)菌納米纖維素（BNC） o三者既有區(qū)別又有聯(lián)系，具體分類方 法如表1

2、所示。表1納米纖維素材料的分類納米纖維素類型別名來源成因及平均粒徑微纖化纖維素 （MFC）納米原纖維、微原纖維、 納米原先化纖維素木材、甜菜、馬 鈴薯塊莖、大麻、 亞麻化學(xué)/防預(yù)處理十機(jī)械壓力d： 560nHi1:幾微米納米晶體纖維素 （NCC）纖維素納米晶體、微晶、 晶須、棒狀纖維素微晶木材、棉花、大 麻、亞麻、麥稈、 桑樹皮、至麻、 衣霉素、藻類和 細(xì)菌酸解d： 570nHi1： 100.250nm （植物）100nn卜幾微米（藻類）細(xì)菌納米纖維素 （BNC）細(xì)菌纖維素、微生物纖維 素、生物纖維素低分子量糖和醇紐菌合成d： 20100nni納米纖維網(wǎng)絡(luò)2納米纖維素在處理廢水的應(yīng)用納米纖維素

3、具有很大的比表面積、高結(jié)晶度、高機(jī)械強(qiáng)度、高透明性等 優(yōu)良性能，可與其他天然高分子或人工合成材料復(fù)合，用作納米復(fù)合材料中 的填料，以改善材料的機(jī)械和阻隔性能。最近的研究主要集中在完全生物基和生物可降解系統(tǒng)，“綠色生物材料” 這一概念正是基于聚合物基質(zhì)和填料都是生物可降解材料而提出的。納米纖 維素材料巨大的表面積使其廣泛應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域，其豐富的表面羥基可 以吸附水中的重金屬離子，且可通過接枝共聚等改性賦予其更多優(yōu)異的性能。2.1直接或改性后用作吸附劑目前的研究主要涉及其在重金屬及染料的吸附方面的應(yīng)用。納米纖維素 被認(rèn)為是極具潛力的污水處理產(chǎn)品，它既具有基本纖維素特性，例如親水性、 廣泛的官能

4、化能力；也具有納米級粒徑的優(yōu)異特征，例如大表面積，高縱橫 比，量子尺寸效應(yīng)以及化學(xué)可及性。對納米纖維素改性后用作吸附劑是另類創(chuàng)新性的研究，當(dāng)在納米纖維素 上進(jìn)行琥珀酸酎改性后，能形成有效的、穩(wěn)定的和可再循環(huán)的改性吸附劑。納米纖維素的按化改性已廣泛應(yīng)用于對有害污染物的吸附研究，特別是 對重金屬離子的吸附。段化用于強(qiáng)化coo-基團(tuán)并使吸附劑有效地從水中吸收 有毒金屬離子。研究指出NCC表面上的竣酸根基團(tuán)的負(fù)電荷對鈾酰離子的吸 附容量約為167mg/g,這比常規(guī)的吸附劑如蒙脫石、聚合物粒子等至少大2 倍。2.2納米纖維素基復(fù)合材料用作吸附劑基于生物可降解材料的新型功能材料用于污水凈化對可持續(xù)發(fā)展有重

5、大 意義，生物復(fù)合材料本身有很多優(yōu)點(diǎn)如低密度、高韌性和高吸附能力，同時 也是生物相容的、可生物降解的和環(huán)境友好的。納米復(fù)合材料/聚合物吸附劑 由于其極高的去除效率和自發(fā)去除水污染物的特性而受到高度重視。目前己經(jīng)研究了用于廢水處理的各種類型的基于纖維素的納米復(fù)合材料, 例如磁性纖維素納米復(fù)合材料，纖維素半硅氧烷納米復(fù)合材料，纖維素粘土 納米復(fù)合材料和纖維素聚合物納米復(fù)合材料。2. 2.1磁性纖維素納米復(fù)合材料最近研究的在納米纖維素復(fù)合材料中引入磁性粒子有希望成為新型的改 性方法，磁性粒子在自然界中豐富，且纖維素材料被認(rèn)為是磁鐵礦(FeQi和 F/O0的理想分散材料。通過對聚合物施加外部磁場可以容易地產(chǎn)生磁性纖 維素納米復(fù)合材料，因此他們己經(jīng)引起越來越多的關(guān)注?；钚蕴?AC)浸漬的磁性纖維素可用于廢水中有機(jī)染料的去除。能吸附氯 堿污水中的Hg2+,這種新型復(fù)合材料通過多重吸附過程吸附Hg,其吸附容 量為240mg/g,吸附過程起初為離子交換，然后是絡(luò)合機(jī)制。2.2.2纖維素粘土納米復(fù)合材料現(xiàn)階段對粘土作為染料吸附劑已開展了相關(guān)的研究，蒙脫土(MMD等粘土 因具有較大的表面積和陽離子交換能力己被用作印染廢水的凈化，但它處理 陰離子染料如剛果紅時卻達(dá)不到預(yù)期的效果。納米膨潤土接枝到納米纖維素基質(zhì)上可用于處理重金屬廢水，用含有竣 基的聚甲基丙烯酸接枝納米纖維素/