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中國林科院“十三五”國家自然科學基金項目優秀成果彙編報道13

——木質素基吸附材料與重金屬離子選擇性吸附機制

时间:2021-02-09 来源:科技处

文字: 圖片: 编辑:乌日娜

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木質素基吸附材料與重金屬離子選擇性吸附機制

Lignin-based adsorbent and the mechanism of selective adsorption of heavy metal ions

木質素是木材的主要成分之一,也是自然界儲量最爲豐富的可再生芳香族高分子化合物。然而,木質素長期作爲農林、制漿造紙工業的廢棄物,未能得到充分、有效利用。同時,水體、土壤中高毒性重金屬汙染對生態環境造成了嚴重危害。開發環境友好型木質素基重金屬離子吸附材料是解決當今資源和環境問題的有效途徑。

中国林科院林化所金灿副研究員在国家自然科学基金(批准号:31400516)资助下,开展了木质素基吸附材料的可控合成及其重金属离子选择性吸附方面研究。研究團隊利用光催化的巯基-炔基点击反应创制了一类绿色环保的木质素基离子吸附材料LBA。通过在木质素分子结构中可控引入三氮唑吸附结构单元,LBA对水相中Cd(II)离子的吸附容量达到87.4 mg/g,优于多数已报道的木质素基吸附材料。LBA对多种离子共存溶液中的Cd(II)离子具有优异的吸附选择性(选择性系数k=2.06),吸附過程爲單分子層化學吸附,離子選擇性吸附機理遵循軟硬酸堿理論和空間效應。LBA材料經脫附再生後可多次重複使用,在含重金屬離子水體資源淨化及汙水綜合處理等領域具有應用前景。

相關研究拓展了木質素可控修飾定向合成離子選擇性吸附材料的新方法,並爲木質素資源的高效、高值化利用研究提供了理論支持。研究成果發表在ACS Sustainable Chem. Eng.,獲得授權發明專利(專利號ZL201510478572.5),被Chem. Sus. Chem.Chem. Eng. J.等知名SCI期刊引用,並入選2017年度中國林科院科技進展報告。

木質素基吸附材料選擇性吸附水體中镉離子

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