硅基纳米复合吸附材料对植物废弃物中天然色素的回收分离研究-文献详情-维普官网

文献检索

任意字段

文献信息

任意字段
主题词
篇关摘
篇名
关键词
摘要
作者
第一作者
作者单位
刊名
中图分类号
学科分类号
DOI
基金

智能检索

高级检索

检索历史

硅基纳米复合吸附材料对植物废弃物中天然色素的回收分离研究认领

作者：

李小满

学位授予单位：

长江大学

摘要：

随着人民生活水平的不断提高,对健康的需求越来越看重。天然色素作为一种在食品、化妆品、医疗保健品领域广泛应用的物质,在市场的需求量与日俱增。与此同时,社会中大量植物废弃物难以有效解决,并且植物废弃物中含有高价值的天然色素。本研究选取天然色素中的黄连素作为研究对象,通过萃取法和吸附法对溶液中的黄连素进行分离。如何制备高效吸附黄连素的吸附剂,是本文研究的重点。本论文以活化的柱层析硅胶为基体,不断在其表面改性修饰,研究了多种改性硅基复合材料。并利用红外光谱仪、场发射扫描电镜以及EDS元素分析对材料进行了表征,对每种吸附剂的吸附机理进行了深入研究。研究结果显示,在系列离子液体改性硅胶材料中,对黄连素的吸附具有提升能力,且在一定范围内会随着碳链的长度增加,吸附效果有一定提升。数据显示等质量吸附剂的情况下,咪唑改性硅胶材料（Si O2-IM）对黄连素的吸附浓度是0.001mg/m L,而丁基咪唑改性硅胶材料（Si O2-BIM）的吸附浓度则是0.005mg/m L。氨丙基咪唑离子液体改性硅胶不仅吸附效果较好,且表面的氨基可以作为改性的桥梁,继续修饰硅基材料。在功能化磁性离子液体改性硅胶中,采用凝胶涂层以及磁场诱导制备了球状Fe3O4@Si O2,链状Fe3O4@Si O2、球状Fe3O4@Si O2@IL、链状Fe3O4@Si O2@IL-C吸附剂,吸附实验中研究了几种材料对黄连素的最大吸附量,以及吸附时间、吸附温度、溶液p H、溶液盐溶液浓度因素下的吸附效果,得到了链状Fe3O4@Si O2@IL-C吸附剂的最佳吸附条件,即吸附时间3h,吸附温度25℃,p H为3,盐溶液浓度为0.90%,并应用在变质黄连素废渣溶液中吸附,发现对黄连的吸附浓度达99.48%。在金属有机框架、离子液体等改性硅胶的实验中,以化学键合法,物理浸渍法等制备了Si O2-NH2、Si O2-NH-COOH、Si O2-NH-COOH-UIO-66、Si O2-IL-NH2、Si O2-IL-NH-COOH、Si O2-IL-NH-COOH-UIO-66等几种材料。重点对化学合成的几种吸附剂进行了最大吸附量实验,筛选出了具有代表性的Si O2-NH-COOH-UIO-66和Si O2-IL-NH-COOH-UIO-66,继续实验研究了单因素下的吸附效果,并选用Si O2-IL-NH-COOH-UIO-66进行了动力学和吸附等温线线研究。实验研究表明,单位质量吸附剂对目标物的最大吸附量为0.0022mg/m L且该吸附剂对黄连素的吸附过程更接近准二级动力学模型,更符合Langmuir吸附等温模型。该吸附剂在过期药物溶液中,对黄连素的吸附浓度达99.70%。在机理研究中,主要结合材料的表征及吸附实验,对几种吸附剂进行了机理探索。发现吸附过程是由于吸附剂表面氨基、羧基等基团、离子液体、UIO-66等与黄连素目标物分子间形成氢键作用,π-π共轭作用、离子间静电作用,疏水作用等产生的,通过增强几种作用力,可以有效提升材料的吸附性能。本论文对天然物吸附剂新材料的研究,响应时代要求,有望将理论知识转化为实践成果。在绿色环保的理念下,将废弃植物资源利用回收,不仅能够解决环境污染问题,更创造出了新的社会价值。

摘要译文

关键词：

硅基复合材料; 废弃物; 黄连素; 吸附机理研究

学位年度：

2023

学位类型：

硕士

学科专业：

化学工程与技术

导师：

田明磊

中图分类号：

X705[固体废物的处理与利用];TQ28[天然有机化合物的生产];TQ424[吸附剂]

学科分类号：

083002[环境工程];081702[化学工艺]

D O I：

10.26981/d.cnki.gjhsc.2023.001395