《回響型天然纖維素微球吸附劑的製備及結構功能設計》是依託南京林業大學，由吳偉兵擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：回響型天然纖維素微球吸附劑的製備及結構功能設計
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳偉兵
- 依託單位：南京林業大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
天然纖維素基水處理劑綜合性能優異，目前已成為水處理領域中的研究熱點之一。本項目擬採用鹼/尿素/水溶劑體系，利用高壓靜電法製備出亞微米級甚至納米級天然纖維素微球吸附劑，並對其多孔結構進行設計和控制。在此基礎上，將天然纖維素微球進行超順磁性功能化，並通過原子轉移自由基接枝聚合在其表面引入環境回響型長鏈吸附/脫附功能團，以實現天然纖維素微球的磁回響分離和智慧型回響再生性能。項目擬考察粒徑、孔徑和孔隙率對微球比表面積、機械強度和接枝效率的影響，確定微球結構、接枝鏈性質與吸附容量、重複使用性之間的關係，分析接枝功能長鏈環境回響下的構象變化和由此引起的吸附性能的變化，建立該類微球吸附劑的吸附/脫附動態模型。項目預期確立智慧型、高效和綠色型天然纖維素微球吸附劑的結構功能設計技術和方法，研究成果可為開發新的水處理劑提供理論依據和技術支持。
結題摘要
天然纖維素基功能材料綜合性能優異，目前已成為材料科學領域中的研究熱點之一。本項目採用綠色環保的鹼脲溶劑體系溶解天然纖維素，研究了溶解過程中超音波處理對天然纖維素溶解的影響。以天然纖維素鹼脲溶液為原料，利用高壓靜電法一步製備出了微米級以及亞微米級的天然纖維素磁性微球，實現了磁回響分離性能，並對其多孔結構進行了設計和控制。通過原子轉移自由基接枝聚合在多種纖維素表面引入環境回響型側鏈，製備得到了表面疏水改性的纖維素微球和微晶纖維素，pH和溫度敏型紙基材料，以及溫度敏感型纖維素納米晶等，實現了纖維素基功能材料的智慧型回響性能。針對電子轉移再生催化劑原子轉移自由基的非均相聚合進行了深入研究，考察了反應溫度、溶劑體系極性、還原劑添加方式對接枝效率以及相應的表面溫敏性的影響。在混合反應溶劑體系中，利用表面引發的單電子活性自由基聚合法製備了兼有螢光和溫敏性聚合物刷的纖維素納米晶，並研究了其溫致螢光增強性能。以天然纖維素微球為載體，對其表面直接進行化學修飾引入了β-環糊精和二乙烯三胺吸附基團，功能化後的纖維素微球對苯酚和重金屬粒子的吸附性能顯著提高。結合物理共混和高壓靜電法一步製備了聚乙烯亞胺纖維素複合微球吸附劑，考察了微球粒徑、比表面積與吸附容量之間的關係，建立了該類型微球吸附劑的吸附/脫附動態模型。項目初步建立了天然纖維素微球材料的結構功能設計技術和方法，該材料可作為一種綠色環保的吸附劑套用於水處理領域。
