重金属吸附剂二硫代羧基化小麦秸秆的制备与表征

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-1141

摘要/Abstract

摘要：

为了提高小麦秸秆对重金属的吸附能力，采用二硫化碳（CS₂）在碱性条件下对小麦秸秆（WS）进行二硫代羧基改性，制备了二硫代羧基化小麦秸秆（DTWS）。通过单因素实验法考察了DTWS制备过程的影响因素，确定了DTWS的制备条件。结果表明，DTWS的最佳制备条件：WS粒径为420 μm（40目），m（WS）∶V（CS₂）∶m（NaOH）为1∶2∶2，预反应温度为35 ℃，预反应时间为45 min，主反应温度为50 ℃，主反应时间为1.5 h，该条件下制备的DTWS对水样中Cd（Ⅱ）的最高去除率可达100%。DTWS的比表面积为0.738 2 m²/g，孔容为0.000 268 cm³/g。研究表明，DTWS制备中的改性反应主要发生在WS分子结构的羟基（—OH）上，改性后的DTWS对重金属Cd（Ⅱ）具有良好的吸附性能。

关键词: 吸附剂, 小麦秸秆, 改性, 含镉废水

Abstract:

In order to improve the adsorption capacity of wheat stalk for heavy metal，the dithiocarboxyl wheat stalk （DTWS） was prepared by modifying wheat stalk（WS） with carbon disulfide（CS₂） under alkaline condition. The influencing factors on the preparation of DTWS were investigated by the single factor experimental method，and the preparation conditions of DTWS were also determined. The results showed that the optimal preparation conditions of DTWS were as follows：the particle size of WS 420 μm（40 meshes），m（WS）∶V（CS₂）∶m（NaOH） 1∶2∶2，pre-reaction temperature 35 ℃，pre-reaction times 45 min，main-reaction temperature 50 ℃ and main-reaction time was 1.5 h. The highest removal rate of Cd（Ⅱ） could reach 100% with DTWS. The specific surface area and pore volume of DTWS were 0.738 2 m²/g and 0.000 268 cm³/g，respectively. It is found that the modification reaction in the preparation of DTWS mainly occurs on the hydroxyl groups（—OH） of WS molecular structure，and DTWS had good adsorption performance for Cd（Ⅱ）.

Key words: adsorbent, wheat stalk, modification, wastewater containing cadmium

中图分类号:

X703.1

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https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I9/133

图/表 9

图1 WS粒径对Cd（Ⅱ）去除率及吸附量的影响

Fig. 1 Effect of WS particle size on Cd （Ⅱ） removal rate and adsorption capacity

图2 m（WS）∶V（CS₂）∶m（NaOH）对Cd（Ⅱ）去除率及吸附量的影响

Fig. 2 Effect of m（WS）∶V（CS₂）∶m（NaOH） on Cd （Ⅱ） removal rate and adsorption capacity

图3 预反应温度对Cd（Ⅱ）去除率及吸附量的影响

Fig. 3 Effect of pre-reaction temperature on Cd （Ⅱ） removal rate and adsorption capacity

图4 预反应时间对Cd（Ⅱ）去除率及吸附量的影响

Fig. 4 Effect of pre-reaction time on Cd （Ⅱ） removal rate and adsorption capacity

图5 主反应温度对Cd（Ⅱ）去除率及吸附量的影响

Fig. 5 Effect of pre-reaction time on Cd （Ⅱ） removal rate and adsorption capacity

图6 主反应时间对Cd（Ⅱ）去除率及吸附量的影响

Fig. 6 Effect of main-reaction time on Cd （Ⅱ） removal rate and adsorption capacity

图7 WS、DTWS和DTWS-Cd的红外光谱

Fig. 7 FTIR spectra of WS，DTWS and DTWS-Cd

图8 WS（a）和DTWS（b）的SEM

Fig. 8 Scanning electron microscope of WS（a） and DTWS（b）

表1 WS与DTWS的比表面积及孔容、孔径分布

Table 1 Specific surface area，pore size and pore volume of WS and DTWS

样品	比表面积/（m²·g^-1）	孔径/nm	孔容/（cm³·g^-1）
WS	1.961 3	82.408 2	0.006 407
DTWS	0.738 2	—	0.000 268

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