氨基酸接枝酶解木质素的合成及吸附性能

论文摘要

木质素是一种具有三维芳香结构的可再生天然高分子，主要是由碳、氢、氧三种元素组成。酶解木质素（EHL）是通过微生物酶解玉米秸杆制备能源酒精的残渣中提取得到的天然高分子化合物，更好的保留了各种活性官能团，这些基团都可以成为金属阳离子的活性吸附位点，对重金属离子表现出较强的吸附性能。本论文以酶解木质素、氨基酸和甲醛为原料，通过曼尼希反应合成了甘氨酸接枝酶解木质素（Gly-g-EHL）和胱氨酸接枝酶解木质素（Cys-g-EHL）。研究了反应时间，反应温度和醛胺比对接枝反应产率和接枝率的影响。采用傅立叶红外光谱、热重分析和元素分析等对接枝产物进行了分析。研究结果表明，反应时间，反应温度和醛胺比对接枝反应产率和接枝率有很大影响。在反应时间为3h，反应温度为90°C，甲醛和氨基酸的摩尔比为2:1时，获得的Gly-g-EHL和Cys-g-EHL的最大的接枝率分别为22.5%和13.8%。红外光谱显示接枝产物中出现了接枝产物的特征吸收峰，表明单体已经接枝到酶解木质素大分子上。元素分析结果表明，Gly-g-EHL的N含量增加了1.35%，而Cys-g-EHL的N和S元素分别增加了0.86%和2.69%。以重金属离子Cu2+和Co2+为吸附对象研究了Gly-g-EHL和Cys-g-EHL的吸附性能。考察了吸附溶液的pH值，金属离子初始浓度，吸附时间，吸附温度，共存盐离子强度对二种吸附剂吸附Cu2+和Co2+的影响，并且对其吸附过程的吸附动力学和吸附热力学进行了研究,对吸附数据进行了三种吸附模型的拟合。研究发现，Gly-g-EHL和Cys-g-EHL对Cu2+的吸附受溶液pH值和吸附剂用量的影响很大，而共存离子影响不大。最佳吸附pH值为6。共存钠盐对吸附影响不大，而钙盐相对影响较大。当吸附平衡时间为4h，吸附温度为40°C，Cu2+的初始浓度为0.1mol/L时，Gly-g-EHL和Cys-g-EHL吸附Cu2+的最大吸附容量分别为59.34mg/g和44.22mg/g。Gly-g-EHL和Cys-g-EHL对Co2+的吸附同样受溶液pH值和吸附剂用量的影响很大。当吸附平衡时间为6h，吸附温度为40°C，Co2+的初始浓度为0.1mol/L时，Gly-g-EHL和Cys-g-EHL吸附Co2+的最大吸附容量为70.25mg/g和91.09mg/g。

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Abstract

第一章绪论

1.1 木质素简介

1.2 酶解木质素简介

1.3 木质素接枝改性

1.3.1 溶液接枝

1.3.2 酶催化接枝共聚

1.3.3 熔融接枝共聚

1.3.4 固相接枝

1.3.5 悬浮接枝

1.3.6 固相力化学接枝

1.3.7 木质素的曼尼希反应

1.4 木质素吸附剂研究现状

1.5 本论文的研究思路与研究意义

第二章甘氨酸接枝酶解木质素的合成与表征

2.1 实验部分

2.1.1 试剂与原料

2.1.2 实验仪器

2.1.3 甘氨酸接枝酶解木质素的合成

2.1.4 表征

2.2 结果与讨论

2.2.1 接枝反应

2.2.2 红外光谱分析

2.2.3 紫外光谱分析

2.2.4 粒径分析

2.2.5 宽角 X 射线衍射分析

2.2.6 荧光光谱分析

2.2.7 元素分析

2.2.8 热重分析

2.2.9 粘度测试分析

2.3 本章小结

第三章胱氨酸接枝酶解木质素的合成与表征

3.1 实验部分

3.1.1 实验试剂和原料

3.1.2 实验仪器

3.1.3 胱氨酸接枝酶解木质素的合成

3.1.4 表征

3.2 结果讨论

3.2.1 接枝反应

3.2.2 红外光谱分析

3.2.3 紫外光谱分析

3.2.4 粒径分析

3.2.5 宽角 X 射线衍射分析

3.2.6 荧光光谱分析

3.2.7 元素分析

3.2.8 热重和差热分析

3.2.9 粘度分析

3.3 本章小结

2+和 Co²⁺的吸附'>第四章氨基酸接枝酶解木质素对 Cu²⁺和 Co²⁺的吸附

4.1 引言

4.2 吸附剂的理化性能

4.2.1 羟值测定

4.2.2 酸度测定

4.2.3 抗氧化性的测定

4.2.4 溶解性能测试

2+和 Co²⁺吸附实验'>4.3 Cu²⁺和 Co²⁺吸附实验

2+浓度的测定'>4.3.1 Cu²⁺浓度的测定

2+浓度的测定'>4.3.2 Co²⁺浓度的测定

4.4 结果与讨论

2+的吸附'>4.4.1 Cu²⁺的吸附

2+的吸附'>4.4.2 Co²⁺的吸附

4.5 吸附机理的分析

2+的吸附机理'>4.5.1 Cu²⁺的吸附机理

2+的吸附机理'>4.5.2 Co²⁺的吸附机理

4.6 本章小结

结论

参考文献

致谢

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