第４９卷第４期
东 北 林 业 大 学 学 报
新工人艺术团Ｖｏｌ．４９Ｎｏ．４
２０２１年４月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＯＲＴＨＥＡＳＴＦＯＲＥＳＴＲＹＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＡｐｒ．２０２１
１）国家重点研发计划项目（２０１７ＹＦＤ０６０１００４）。
第一作者简介：倪佳馨，女，１９９７年４月生，生物质材料科学与技术教育部重点实验室（东北林业大学）、东北林业大学材料科学与
工程学院，硕士研究生。Ｅ－ｍａｉｌ：ｎｊｘｉｎ０２２４＠１６３．ｃｏｍ。
通信作者：韩世岩，生物质材料科学与技术教育部重点实验室
（东北林业大学），高级工程师。Ｅ－ｍａｉｌ：ｈａｎｓｈｉｙａｎ８０＠１６３．ｃｏｍ。
收稿日期：２０２０年３月３１日。责任编辑：戴芳天。
木质素磺酸钠－十六烷基三甲基溴化铵复合物的
）
倪佳馨 韩有奇 周军丹 李泓漪 姜宇 刘志明 韩世岩
（生物质材料科学与技术教育部重点实验室（东北林业大学），哈尔滨，１５００４０）
摘 要 以木质素磺酸钠（ＳＬＳ）为阴离子源，十六烷基三甲基溴化铵（ＣＴＡＢ）为阳离子源，通过静电吸附作用 制备了ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物。采用ＦＴＩＲ和ＸＰＳ对ＳＬＳ、ＣＴＡＢ和ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的结构和元素组成进行分析，证实了ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物制备成功。Ｚｅｔａ电位分析表明ＳＬＳ和ＣＴＡＢ的主要结合方式为静电吸附作用。ＳＬＳ－ＣＴＡＢ 复合物的溶解性分析表明，复合物易溶于碱性和酸性溶液，而不易溶于水，在水中的吸水溶胀率为２８２．８％。ＳＬＳ －ＣＴＡＢ复合物对Ｃｕ２＋的吸附性能分析结果表明，ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对Ｃｕ２
密特朗
＋具有较好的吸附性能，吸附容量为４３９．１８
ｍｇ·ｇ－１。通过对吸附作用机理进一步分析，证实了ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对Ｃｕ２
＋的吸附性能符合Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程和二级吸附动力学方程，说明ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物在对Ｃｕ２
＋的吸附过程中不仅存在与磺酸基的静电吸附作用，还存在与贫富差距
氨基的化学吸附作用。
关键词 木质素磺酸钠；ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物；溶胀；吸附性；Ｃｕ
２
＋分类号 ＴＢ３４ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＳｏｄｉｕｍＬｉｇｎｏｓｕｌｆｏｎａｔｅ ｈｅｘａｄｅｃｙｌＴｒｉｍｅｔｈｙｌＡｍｍｏｎｉｕｍＢｒｏｍｉｄｅＣｏｍｐｌｅｘａｎｄＩｔｓＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｏｒＣｕ２
＋／／ＮｉＪｉａｘｉｎ，ＨａｎＹｏｕｑｉ，ＺｈｏｕＪｕｎｄａｎ，ＬｉＨｏｎｇｙｉ，ＪｉａｎｇＹｕ，ＬｉｕＺｈｉｍｉｎｇ，ＨａｎＳｈｉｙａｎ（ＫｅｙＬａｂｏ ｒａｔｏｒｙｏｆＢｉｏ ｂａｓｅｄＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ
１５００４０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）／／ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０２１，４９（４）：９８－１０２．
ＴｈｅＳＬＳ－ＣＴＡＢｃｏｍｐｌｅｘｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｗｈｉｌｅｓｏｄｉｕｍｌｉｇｎｏｓｕｌｆｏｎａｔｅ（ＳＬＳ）ｗａｓｕｓｅｄａｓａｎｉ
ｏｎｓｏｕｒｃｅ，ａｎｄｃｅｔｙｌｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍｂｒｏｍｉｄｅ（ＣＴＡＢ）ｗａｓｕｓｅｄａｓｃａｔｉｏｎｓｏｕｒｃｅ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｅｌｅｍｅｎｔａｌｃｏｍｐｏ ｓｉｔｉｏｎｏｆＳＬＳ，ＣＴＡＢａｎｄＳＬＳ／ＣＴＡＢｃｏｍｐｌｅｘｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙＦＴＩＲａｎｄＸＰＳ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘ．ＴｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆＺｅｔａｐｏｔｅｎｔｉａｌｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈｅｍａｉｎｂｉｎｄｉｎｇｍｏｄｅｏｆＳＬＳａｎｄＣＴＡＢｗａｓｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ．
ＴｈｅｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆＳＬＳ／ＣＴＡＢｃｏｍｐｌｅｘｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｉｔｗａｓｓｏｌｕｂｌｅｉｎａｌｋａｌｉｎｅａｎｄａｃｉｄｉｃｓｏｌｕｔｉｏｎｓ
，ｗｉｔｈｌｏｗｓｏｌｕｂｉｌｉ ｔｙｉｎｗａｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅｓｗｅｌｌｉｎｇｒａｔｅｉｎｗａｔｅｒｗａｓ２８２．８％．ＴｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＳＬＳ－ＣＴＡＢ
ｃｏｍｐｌｅｘｏｎＣｕ２＋ｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅＳＬＳ－ＣＴＡＢｃｏｍｐｌｅｘｈａｄｂｅｔｔｅｒａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｙｏｎＣｕ２
＋．Ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｗａｓ
４３９．１８ｍｇ·ｇ－１．Ｆｒｏｍａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＳＬＳ／ＣＴＡＢｃｏｍｐｌｅｘｆｏｒＣｕ２
＋ｗａｓｉｎａｃｃｏｒｄ ａｎｃｅｗｉｔｈＦｒｅｕｎｄｉｃｈｅｑｕａｔｉｏｎａｎｄｓｅｃｏｎｄ ｏｒｄｅｒａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｅｑｕａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＳＬＳ／ＣＴＡＢｃｏｍｐｌｅｘｆｏｒＣｕ２＋ｎｏｔｏｎｌｙｈａｄｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｗｉｔｈｓｕｌｆｏｎｉｃｇｒｏｕｐ，ｂｕｔａｌｓｏｃｈｅｍｉｃａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｗｉｔｈａｍｉｎｏｇｒｏｕｐ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｓｏｄｉｕｍｌｉｇｎｏｓｕｌｆｏｎａｔｅ；ＳＬＳ－ＣＴＡＢｃｏｍｐｌｅｘ；Ｓｗｅｌｌｉｎｇ；Ａｄｓｏｒｂａｂｉｌｉｔｙ；Ｃｕ
２
＋ 铜是一种广泛应用于工业、农业、医疗等领域的
重要过渡金属，然而高浓度Ｃｕ２
＋的存在对多种生物活
性成分具有潜在的毒性，并可导致多种器官（肝脏、大
脑）的功能紊乱［１］。吸附法是一种除去水体中Ｃｕ２
＋的常用方法，已报道的Ｃｕ２＋吸附剂有活性炭［２］、微晶纤维素［３］和ＳｉＯ２
［４］等，然而这些吸附剂的制备方法相对复杂。木质素磺酸钠（ＳＬＳ）是木质素常见的衍生物之一，可通过纸浆和造纸工业分离出来，它具有木质素苯丙烷单元构成的近球状三维网状结构。木质素磺酸钠分子中有大量的羟基存在，可以与金属离子发生螯合作用，同时将其用作制备交联聚合物和水
凝胶等吸附材料［５－６］。木质素磺酸钠在极性溶剂中
具有聚阴离子电解质的性质，聚电解质是一种单体上带有可电离基团的聚合物，可在极性溶剂中释放出反离子。聚电解质复合物主要是由两种相反电荷聚电解质经复合和分离等过程制备得到，它具有溶液、凝胶、固态等不同的相态形式，在药学、工程、食品科学
等领域有潜在的应用价值［７－９］
。十六烷基三甲基溴
化铵（ＣＴＡＢ）是一种常用的阳离子表面活性剂，因低
毒性、良好的生物相容性而被广泛应用［１０－１１］
。由于
聚阴离子电解质———木质磺酸钠极易溶于水，从而破坏了其与金属离子的吸附分离效果，因此，本研究以木质素磺酸钠为阴离子基体，ＣＴＡＢ为阳离子源，通过
正负电荷静电吸附作用，制备出ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物，并分析了该复合物在水中的溶胀性、溶解性及对金属
Ｃｕ２
＋的吸附性能。
１ 材料与方法
１．１ 材料
木质素磺酸钠（ＳＬＳ）（平均相对分子质量４５００，≥９
８％，ＡＲ）购于曼林生物技术有限公司；十
六烷基三甲基溴化铵（９９．０％，ＡＲ）购于天津市光复精细化工研究所；乙二胺四乙酸二钠（９９．０％，ＡＲ）购于天津市致远化学试剂有限公司；无水硫酸铜（９９．０％，ＡＲ）购于天津市永大化学试剂有限公司；氢氧化钠（９６．０％，ＡＲ）购于天津市大陆化学试剂厂；浓盐酸（３６－３８％，ＡＲ）购于天津市天力化学试剂有限公司；去离子水为实验室自制。
１．２ ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的制备
量取２０ｍＬ质量分数为１％的木质素磺酸钠（ＳＬＳ）水溶液为底液，在室温和磁力搅拌（３００
ｒ／ｍｉｎ）条件下缓慢滴加２０ｍＬ质量分数为１％的十六烷基三甲基溴化铵（ＣＴＡＢ）溶液，反应溶液中慢慢出现絮状沉淀。滴加结束后，继续搅拌反应０．５ｈ，静置１ｈ，将所得产物离心分离，并用去离子水洗涤沉淀物３次，在４０℃的真空干燥箱中干燥得到ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物固体。
１．３ ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的结构表征
采用Ｍａｇｎａ－５６０型傅立叶变换红外光谱仪（ＦＴＩＲ）对原料及目标产物的结构进行表征分析；采用ＸＰＳ对ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的元素组成进行分析。采用Ｍａｌｖｅｒｎ－ＺＥＮ３７００型Ｚｅｔａ电位分析仪对ＳＬＳ、ＣＴＡＢ和复合后溶液的Ｚｅｔａ电势进行分析；采用ＴＡＳ９９０型原子吸收分光光度计对金属Ｃｕ２＋的吸附性能进行分析。
１．４ ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的溶解性测定
称取ＳＬＳ、ＣＴＡＢ和ＳＬＳ－ＣＡＴＢ复合物各０．１ｇ放入３个烧杯中，并向烧杯中分别缓慢加入去离子水、ＮａＯＨ溶液（０．０１ｍｏｌ·Ｌ－１）、ＨＣｌ溶液（０．０１ｍｏｌ·Ｌ－１）各１００ｍＬ，观察固体的溶解性。
１．５ ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对Ｃｕ２＋吸附性能测定Ｃｕ２＋标准曲线：用无水硫酸铜配制１
、２、３、４、５μｇ·ｍＬ－１的Ｃｕ２＋溶液，用原子吸收法测定其在３２５ｎｍ处的吸光度值，得到硫酸铜溶液质量浓度与吸光度的标准曲线。
吸附时间对Ｃｕ２＋吸附性能：配制１００μｇ·ｍＬ－１的硫酸铜溶液，准确称量５ｍｇ的ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物７份，分别加入到７个烧杯中。移取２５ｍＬ硫酸铜溶液注入每个烧杯中，在２５．０℃条件下进行振荡吸附，分别在吸附１、３、５、８、１０、１１、１２ｈ的溶液中取上清液２０ｍＬ，用去离子水定容至１００ｍＬ，测定ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对硫酸铜的吸附容量。
ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对Ｃｕ２＋吸附容量测定：采用原子吸收火焰法测定ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对Ｃｕ２＋的吸附性能。分别配制２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０μｇ·ｍＬ－１的硫酸铜溶液。精确称量５ｍｇＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物７份放入烧杯中，并分别加入上述配制的不同质量浓度的硫酸铜溶液各２５ｍＬ。２５℃条件下振荡１２ｈ，取上清液２０ｍＬ，用去离子水定容至１００ｍＬ，并分析２５℃时ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对Ｃｕ２＋的吸附容量。
２ 结果与分析
２．１ ＦＴＩＲ分析结果
采用ＦＴＩＲ对ＳＬＳ、ＣＴＡＢ和ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的化学结构进行分析（见图１）。可知，
ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物在３３７０ｃｍ－１处存在—ＯＨ伸缩振动吸收特征峰，２９２０、２８５５ｃｍ－１处甲基（—ＣＨ
３
）和亚甲基（—
ＣＨ
２
）的伸缩振动吸收峰增强；１６００～１４００ｃｍ－１处保留了苯环吸收峰［１２］；季铵盐的引入，使其在１４６４ｃｍ－１处的吸收峰增强［１３］；在１０３９、１１６２ｃｍ－１处的两个强吸收峰，分别对应Ｓ Ｏ的反对称伸缩振动
和—ＳＯ
３
—的非对称伸缩振动。通过ＦＴＩＲ分析证实了ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的成功制备。
图１ ＳＬＳ、ＣＴＡＢ和ＳＬＳ－ＣＴＡＢ的ＦＴＩＲ谱图
图２ ＳＬＳ－ＣＴＡＢ的ＸＰＳ谱图
２．２ ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的ＸＰＳ分析结果
图２为ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的ＸＰＳ谱图，可知，ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物主要存在Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ元素，其原子数量百分比分别为７９．３５％、２．５９％、１５．４１％、２．６５％。而复合后产物中未检测到Ｎａ和Ｂｒ元素，这是因为Ｂｒ－与Ｎａ＋在复合过程中通过正负离子作用生成易溶于水的ＮａＢｒ被分离除去。ＸＰＳ分析结果进一步
９
９
第４期 倪佳馨，等：木质素磺酸钠－十六烷基三甲基溴化铵复合物的制备及其对Ｃｕ２＋的吸附性能
证实了ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的成功制备。
２．３ ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的溶解性能
ＳＬＳ、ＣＴＡＢ和ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物在酸性（０．１ｍｏｌ·Ｌ－１）、碱性（０．１ｍｏｌ·Ｌ－１）和中性（去离子水）溶液中的溶解性分析，结果见表１。可知，ＳＬＳ和ＣＴＡＢ皆易溶于酸性、碱性和中性溶液，而ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物易溶于酸性和碱性溶液，不溶于中性溶液。这可能是由于酸性条件下Ｈ＋与ＳＯ－
内蒙古医学院学报
３
及碱性
条件下ＯＨ－与ＮＨ＋
４
之间均发生了离子作用，增加了复合物的溶解性。ＳＬＳ－ＣＴＡＢ静置溶解在去离子水中２４ｈ，其溶解率仅有８．６％，可能是因为ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物结构中的阴、阳离子之间存在着较强的离子静电吸引作用，不易发生解离；而且复合物结构中保留了大量来自于原料中具有强疏水性的苯丙烷单元和十六烷基基团，从而使其不易溶解于水中。这表明了该复合物不适应酸性或碱性溶液，而更适应于中性溶液中的吸附应用。
表１ ＳＬＳ、ＣＴＡＢ和ＳＬＳ－ＣＴＡＢ的溶解性能样品０．０１ｍｏｌ·Ｌ－１ＮａＯＨ０．０
１ｍｏｌ·Ｌ－１ＨＣｌ水
ＳＬＳ溶溶溶
ＣＴＡＢ溶溶溶
ＳＬＳ－ＣＴＡＢ溶溶不溶２．４ ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的溶胀性
溶胀率依赖于材料的聚集态结构，微孔大小及其分布，ＳＬＳ和ＣＴＡＢ在中性溶液中溶解性很好，而ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物由于分子间存在着较强的离子静电吸引作用，促进其吸水作用而不溶解，并在水溶液中以胶体形式产生溶胀。ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物在水中的溶胀率随着溶胀时间的延长而不断增加，当溶胀时间为７ｈ时吸附溶胀达到平衡，此时ＳＬＳ－ＣＴＡＢ的吸水溶胀率为２８２．８％。
２．５ ＳＬＳ－ＣＴＡＢ对Ｃｕ２＋的吸附性能
２．５．１ 吸附时间对Ｃｕ２＋吸附性能的影响
ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对Ｃｕ２＋溶液的吸附研究显示，随着吸附时间的延长复合物对Ｃｕ２＋的吸附容量增长较快，吸附从１ｈ延长到１２ｈ时，复合物对Ｃｕ２＋的吸附容量分别为４２２．６９
、４２４．８４、４２６．４５、４３１．４１、４３９．１８、４４０．２３、４４０．４５ｍｇ·ｇ－１。由吸附结果可以看出当吸附１０ｈ后，吸附速率随时间延长逐渐减缓。因此，复合物对Ｃｕ２＋的吸附平衡时间约为１０ｈ，计算其饱和吸附容量为４３９．１８ｍｇ·ｇ－１，相对于已报道的Ｃｕ２＋吸附剂有着较大的优势［２－４］。使用浓度为０．１ｍｏｌ·Ｌ－１的ＥＤＴＡ－２Ｎａ溶液和去离子水分别对复合物吸附剂洗涤３次进行解吸附，在吸附Ｃｕ２＋的一个吸附—个解吸附循环之后，吸附容量仍保持约８０％。２．５．２ ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对Ｃｕ２＋的吸附等温线绘制Ｃｕ２＋标准曲线，得到标准曲线方程为ｙ＝０．１８６５ｘ＋０．０１０３，相关系数Ｒ２＝０．９９８８。为了研究ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对Ｃｕ２＋的吸附作用机制，分析了不同质量浓度的硫酸铜溶液中，ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对Ｃｕ２＋的吸附容量及平衡吸附过程，测定了２５℃时复合物对Ｃｕ２＋的等温吸附曲线。结果表明，随着硫酸铜溶液质量浓度的增加，ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对Ｃｕ２＋的吸附容量逐渐增加，分别为２０９．４５、２４４．４５、２８６．６７、３２６．２２、３６７．９、４０６．３７、４３６．１２ｍｇ·ｇ－１。结合吸附时间对Ｃｕ２＋吸附性能的影响，确定硫酸铜质量浓度为８０μｇ·ｍＬ－１
可作为复合物吸附的最佳质量浓度。
图３ ＳＬＳ、ＣＴＡＢ和反应后溶液的Ｚｅｔａ电势２．５．３ ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的形成方式
ＳＬＳ、ＣＴＡＢ和复合后溶液的Ｚｅｔａ电位分析见图３。可知，带有负电荷的ＳＬＳ和带有正电荷的ＣＴＡＢ复合反应后溶液的Ｚｅｔａ电位呈中性，证实了ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的作用方式主要是离子间的正负电荷静电复合作用，也可能存在羟基的氢键作用。分子间的束缚力增加，而形成了具有聚电解质特点的复合物。结合该复合物的结构表征及溶解性能分析，模拟其复合形成方式见图４。
２．５．４ ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对铜离子的吸附作用机理采用等温吸附平衡分析的方法，探讨了ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对金属离子吸附可能的作用方式，利用Ｌａｎｇｍｕｉｒ和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ吸附方程对ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的吸附等温线进行线性拟合［１４］，Ｌａｎｇｍｕｉｒ和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程拟合的相关系数（Ｒ２）分别为０．９５５３和０．９９１２。因此，ＳＬＳ－ＣＴＡＢ的吸附符合Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ吸附模型，拟合结果和相关数据见图５，得到的拟合方程为ｌｇＱ＝０．５４４８ｌｇｃ＋１．５９６，其中：Ｑ为吸附平衡时ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对Ｃｕ２＋的吸附容量（ｍｇ·ｇ－１）；ｃ为吸附前硫酸铜的初始质量浓度（μｇ·ｍＬ－１）
北京卫视最美和声。由于ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对Ｃｕ２＋的吸附数据符合Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程，说明ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对Ｃｕ２＋的吸附不仅存在磺酸基静电作用，
０
０
１ 东 北 林 业 大 学 学 报 第４９卷
与氨基也可能存在配位作用的化学吸附，即阴离子与
阳离子均可能与金属Ｃｕ２
＋发生作用。
图４ ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的形成方式模拟图
图５ ＳＬＳ－ＣＴＡＢ对Ｃｕ２
＋吸附的Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程曲线
图６ ＳＬＳ－ＣＴＡＢ对Ｃｕ２
＋的二级吸附动力学方程曲线
利用准一级和二级吸附动力学模型对ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物在不同时间下的吸附数据进行吸附动
力学拟合［１５］
。一级和二级动力学方程拟合得到的相关系数（Ｒ２）分别为０．８７３８和０．９９９７。结果表
明，ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的二级吸附动力学方程能很
好地拟合该实验数据，且相关系数接近于１。因此，
ＳＬＳ－ＣＴＡＢ对Ｃｕ２
＋的吸附过程遵循准二级吸附动力
学模型，其吸附速率受化学吸附的控制［１４］。准二级
吸附动力学方程为ｔ／Ｑｔ＝１／（Ｑ２
ｋ）＋ｔ／Ｑ，其中Ｑｔ和Ｑ分别为ｔ时间和吸附平衡时的吸附量（ｍｇ·ｇ－１
）
，
ｋ为二级动力学常数。拟合结果和相关数据见图６，
计算得到的平衡吸附容量为４４４．４４ｍｇ·ｇ－１，与实验得到的结果４３９．１８ｍｇ·ｇ－１基本一致。
３ 结论
以木质素磺酸钠（ＳＬＳ）和十六烷基三甲基溴化
铵（
ＣＴＡＢ）原料，通过静电吸附作用制备了ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物。采用ＦＴＩＲ对ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的官能团结构进行了确证；利用ＸＰＳ对ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的元素组成分析，结果表明复合物中主要存在
Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ元素。ＦＴＩＲ和ＸＰＳ分析结果证实了ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物已成功制备。对Ｓ
ＬＳ－ＣＴＡＢ复合物在中性（去离子水）、酸性（０．０１ｍｏｌ·Ｌ－１
ＨＣｌ）和碱性（０．０１ｍｏｌ·Ｌ－１ＮａＯＨ）溶液中的溶解和溶胀性能进
行分析，结果表明，ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物易溶于酸性和
碱性溶液，不易溶于水，对水的溶胀率为２８２．８％。
ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物对Ｃｕ２
＋的吸附性能分析表明，复
合物对Ｃｕ２＋的吸附平衡时间约为１０ｈ，饱和吸附容量为４３９．１８ｍｇ·ｇ－１，吸附硫酸铜溶液的最佳质量浓度为８０μ
ｇ·ｍＬ－１。循环吸附一次实验，其吸附容量保持约８０％。Ｚｅｔａ电位分析表明反应后溶液为
中性，ＳＬＳ－ＣＴＡＢ复合物的形成方式主要为离子间的正负电荷静电复合作用。吸附数据拟合表明，该
复合物对Ｃｕ２
＋的吸附符合Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程和准二级
吸附动力学方程，说明ＳＬＳ－ＣＴＡＢ对Ｃｕ２
＋的吸附可
能存在物理吸附和化学吸附两种方式，其吸附速率主要受化学吸附的控制。
参 考 文 献
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ｉｃａｌＮｅｕｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，２０１０，１２１（４）：４５９－４６０．
［２］ 李本盛，吴彩斌，倪帅男，等．柚皮残渣制备活性炭对Ｃｕ２
ktp晶体
＋吸附
性能［Ｊ］．有金属科学与工程，２０１８，９（６）：３８－４４．
［３］ 杨苗秀，刘子迪，许亮，等．离子液体改性微晶纤维素的制备及
其对铜离子的吸附［Ｊ］．陕西科技大学学报，２０１９，３７（５）：１３
－１９．［４］ 张辰，吴畅，韩伟豪，等．多形貌中空介孔ＳｉＯ２的可控合成及复
合物对Ｃｕ２
＋的吸附还原［Ｊ］．高等学校化学学报，２０１９，４０
（１１）：２４１２－２４１８．
［５］ ＷＡＮＧＸＨ，ＷＡＮＧＹＹ，ＨＥＳＦ，ｅｔａｌ．Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ａｓｓｉｓｔｅｄｓｙｎ
ｔｈｅｓｉｓｏｆｓｕｐｅｒａｂｓｏｒｂｅｎｔｈｙｄｒｏｇｅｌｓｂａｓｅｄｏｎｓｏｄｉｕｍｌｉｇｎｏｓｕｌｆｏｎａｔｅ
ａｎｄｔｈｅｉｒａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｏｒＮｉ２
［Ｊ］．ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃｓＳｏｎｏｃｈｅｍ ｉｓｔｒｙ，２０１８，４０（Ａ）：２２１－２２９．
［６］ ＷＡＮＧＸＨ，ＷＡＮＧＹＹ，ＨＯＵＨＱ，ｅｔａｌ．Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｍｅｔｈｏｄｔｏ
ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｇｌｕｃａｎｇｐｏｌｙ（
ａｃｒｙｌｉｃａｃｉｄ）／ｓｏｄｉｕｍｌｉｇｎｏｓｕｌｆｏｎａｔｅｈｙ ｄｒｏｇｅｌｓａｎｄｓｔｕｄｉｅｓｏｆｔｈｅｉｒａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＣｕ２
＋ｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕ
ｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡＣＳＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，４（３）：２９００－２９１０．
［７］ ＬＩＵＺＨ，ＳＨＡＮＧＹＺ，ＦＥＮＧＪＦ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙ
ｏｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙｏｆｐｏｌｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｐｏｌｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅａｎｄｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ：ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ
［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙｓｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙＢ，２０１２，１１６（１８）：５５１６
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１
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１ 东 北 林 业 大 学 学 报 第４９卷
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