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由于现代工业和农业的发展,各种金属离子和有机废弃物被大量排放到江、河、湖泊中,对人类和各类生物依赖的水源造成了严重的污染和危害。吸附法是处理金属离子和有机物水质污染的一种有效的方法。而开发新型、环境友好、价格低廉的高性能吸附剂是吸附法处理水质污染的关键。纤维素基炭气凝胶作为一种新型纳米级多孔炭材料,具有高孔隙率、低密度、高比表面积、吸附能力强,而且原料来源广、成本低、制备工艺相对简单等特征,作为吸附剂材料应用于环境修复具有独特的优势。本文研究了以微晶纤维素为原料制备具有特定孔隙结构和表面官能团的纤维素基炭气凝胶的工艺和方法,并讨论了制备的炭气凝胶对水溶液中金属离子和有机染料分子的吸附性能及吸附机理,主要研究结果如下:(1)以表面活性剂异辛醇磷酸酯(Oep-70)作为溶胶改性剂,调节纤维素溶胶的乳化度。经Oep-70改性处理后的纤维素溶胶制备出纤维素气凝胶(CA)、炭化后生成炭气凝胶(CCAx)。通过控制Oep-70的添加量,能够有效的调控CCAx的微观形貌结构,使制备的CCAx吸附溶液中铜离子的容量明显提高。其中CCA2对铜离子的最大吸附容量为55.24mg/g,其吸附过程符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir方程。(2)以表面活性剂异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯(AEP),作为纤维素溶胶凝胶反应的结构引导剂,促进纤维素气凝胶形成发达的孔隙结构,从而提高纤维素基炭气凝胶(CCP)的吸附性能。结果表明:在2%的AEP作用下,制备的炭气凝胶CCP2对Cu2+的吸附容量最大可达到86.27 mg/g,其对铜离子吸附的等温线为Langmiur模型,吸附过程遵循准二级动力学方程。(3)以酚醛树脂作为纤维素溶胶凝胶反应的分子交联剂,提高纤维素凝胶的凝胶度,从而制备获得了残碳率高、孔隙结构发达的炭气凝胶(CCFx),该气凝胶对水溶液中亚甲基蓝(MB)具有优良的吸附性能。实验表明,酚醛树脂可明显调控炭气凝胶的微观形态结构,显著增加其吸附能力;pH值和温度对吸附过程影响很大,中性条件下CCF0.5对MB的吸附量能达到501.26mg/g。吸附动力学数据符合准二级速率方程;等温吸附数据符合Langmuir等温吸附模型。热力学分析表明MB在CCF0.5上的吸附是一个自发吸热的物理吸附过程。