柳絮纤维的结构分析及其吸油性能研究

为解决原油及有机溶剂泄漏等环境污染问题,以农林废弃物柳絮为研究对象,通过扫描电子显微镜、红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱对其微观结构、表面官能团、晶形结构与元素进行表征分析,并对其进行油水分离性能测试。研究结果表明,柳絮纤维具有中空结构,纤维薄壁约为1~2μm,直径10~20μm,且表面呈光滑状;能谱分析表明,纤维中主要含碳、氧与少量硅元素,疏水性能测试得到纤维与水的接触角为150.8°。此外,柳絮纤维对油及有机溶剂具有良好的吸附能力,其吸附量可达到自重的21~48倍,且可以通过简单的挤压进行回收,经5次循环吸附后,柳絮纤维仍能保持良好的吸附能力。综上证明,柳絮纤维是一种优异的吸附剂,在油和有机溶剂的清理和回收方面具有很大的应用潜力。

杨絮纤维及柳絮纤维的三级红外光谱研究

采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱技术(ATR-FTIR),分别研究了杨絮纤维和柳絮纤维的三级红外光谱(包括:一维红外光谱,二阶导数红外光谱和同步二维红外光谱)。实验发现:杨絮纤维和柳絮纤维同时存在着CH2不对称伸缩振动模式(ν_(asCH_2),CH伸缩振动模式(νCH),CH_2对称伸缩振动模式(ν_(sCH_2)),C=O伸缩振动模式(νC=O),酰胺峰Ⅰ(νC=O)模式,酰胺峰Ⅱ(δN-H+νC-N)模式,OH变形振动模式(δOH)和C-O伸缩振动模式(νC-O)等。研究发现:在3000 cm^(-1)~2800 cm^(-1)、1800 cm^(-1)~1550 cm^(-1)、1450 cm^(-1)~1400 cm^(-1)、1350 cm^(-1)~1300cm^(-1)和1100 cm^(-1)~1000 cm^(-1)频率区间内,采用传统的红外光谱技术(包括:一维红外光谱和二阶导数红外光谱)不能有效的区分杨絮纤维和柳絮纤维,而同步二维红外光谱可以清晰的区分杨絮纤维和柳絮纤维。本项研究拓展了三级红外光谱技术在天然纺织材料的研究范围。

柳絮纤维的研究应用及展望

柳絮作为自然界中大量存在的生物资源,目前因缺乏应用而被废弃并造成大量不良影响。基于柳絮纤维高度中空、吸油拒水、微量元素丰富等特性,通过碳化、活化、针刺非织造等方式对其进行加工,所得柳絮纤维制品在超级电容器、吸附剂、油水分离、催化剂等领域具有潜在的应用价值和前景。

柳絮纤维生物质炭的制备及其对染料废液中Cr(Ⅵ)的吸附性能

针对目前酸性媒染染料废水中的六价铬Cr(VI)对水体环境污染严重的问题,以柳絮纤维为原料,通过限氧裂解法制备了KOH活化生物质炭(CBK)、NaOH活化生物质炭(CBN),采用吸附批实验法研究模拟染料废液pH值、吸附剂投放量、温度效应等对柳絮纤维生物质炭吸附处理Cr(VI)的影响,利用动力学和热力学相关模型对吸附过程进行拟合,探究柳絮纤维生物质炭对Cr(VI)的吸附机制。结果表明:CBK较CBN比表面积显著增大,表面吸附位点增多;在模拟废液pH值为2时,CBK、CBN对Cr(VI)的理论最大吸附量分别为82.68、47.16 mg/g,且吸附过程符合Freundlich热力学模型和准二级动力学模型,吸附过程主要为多分子层吸附,同时还伴随着化学吸附,该吸附反应是自发进行且为吸热反应,温度升高可显著提高柳絮纤维生物质炭对Cr(VI)的吸附量。