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研究作者与发表信息
本研究的作者为Xiushan Fan、Zhao-tie Liu和Zhong-wen Liu，研究发表于《Journal of Hazardous Materials》期刊，卷号为177，期号为1-3，发表日期为2010年5月15日，页码为452-457。
学术背景
本研究的主要科学领域为环境科学与材料科学，特别是纤维素三乙酸酯（Cellulose Triacetate, CTA）的制备及其在废水处理中的应用。苎麻纤维（Ramie Fiber）是中国丰富的自然资源，其纤维素含量高达65-75%，远高于其他韧皮纤维如大麻、亚麻和黄麻。纤维素三乙酸酯是纤维素酯类中最重要的衍生物之一，因其低毒性和低可燃性在工业中具有广泛应用。然而，纺织、造纸等行业产生的废水中含有难以生物降解的染料，对环境造成严重污染。因此，开发高效去除染料的方法具有重要意义。本研究旨在通过苎麻纤维制备纤维素三乙酸酯微球，并探索其作为吸附剂去除水中分散染料的潜力。
研究流程
研究主要包括以下几个步骤：
材料准备
苎麻纤维来自湖南沅江明星有限公司，其他化学品如乙酸、乙酸酐、硫酸、二氯甲烷等均从西安化学试剂公司采购。所有化学品均为分析纯，无需进一步纯化。
纤维素三乙酸酯的制备
苎麻纤维首先在室温下用乙酸溶胀2小时，随后与含有硫酸催化剂的乙酸酐和乙酸混合物在55°C下反应。反应结束后，加入无水乙酸镁中和硫酸，并将反应混合物倒入水中沉淀纤维素三乙酸酯。沉淀物通过离心分离，洗涤至中性pH，并在50°C下干燥。
纤维素三乙酸酯微球的制备
将干燥的纤维素三乙酸酯溶解于二氯甲烷中，加入Span 80作为乳化剂。将溶解后的溶液加入含有0.75%十二烷基磺酸钠（SDS）的水溶液中，在30°C下蒸发二氯甲烷，形成白色浑浊的微球悬浮液。微球通过离心分离，用热水洗涤去除SDS，再用乙醇洗涤去除Span 80，最终在60°C下干燥，得率超过95%。
微球表征
通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、核磁共振（NMR）、X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对微球进行表征。FT-IR光谱显示乙酰基成功接枝到纤维素骨架上，NMR分析显示纤维素三乙酸酯的取代度（DS）为2.93。XRD和SEM分析表明微球具有蜂窝状结构，平均直径为14微米。
吸附性能测试
研究在不同温度（15-50°C）、pH（4-9）和微球质量（0.03-0.09 g）条件下，纤维素三乙酸酯微球对分散染料的吸附性能。结果表明，在50°C和pH 7条件下，微球对分散红染料（DR）的吸附能力为16.5 mg/g。
主要结果
1. FT-IR和NMR分析
FT-IR光谱显示，苎麻纤维中的羟基被乙酰基取代，NMR分析进一步证实了纤维素三乙酸酯的化学结构，其取代度为2.93。
XRD和SEM分析
XRD结果表明，纤维素三乙酸酯的结晶结构发生了显著变化，SEM图像显示微球具有蜂窝状结构，平均直径为14微米。
吸附性能
吸附实验表明，纤维素三乙酸酯微球对分散染料的吸附能力随温度、pH和微球质量的变化而变化。在50°C和pH 7条件下，微球对DR染料的去除率高达97%。
结论
本研究成功开发了一种从苎麻纤维制备纤维素三乙酸酯微球的新方法，并验证了其作为高效吸附剂去除水中分散染料的潜力。微球的蜂窝状结构和高比表面积使其在废水处理中表现出优异的吸附性能。该方法不仅成本低廉，而且符合可持续发展战略，具有重要的科学和应用价值。
研究亮点
1. 首次利用苎麻纤维制备了蜂窝状纤维素三乙酸酯微球。
2. 微球在50°C和pH 7条件下对分散染料的去除率高达97%。
3. 研究提供了一种低成本、环保的废水处理新方法。
其他有价值的内容
研究还详细探讨了温度、pH和微球质量对吸附性能的影响，为后续研究提供了重要参考。此外，通过FT-IR、NMR、XRD和SEM等多种表征手段，全面揭示了纤维素三乙酸酯微球的结构和性能。
这篇研究为纤维素三乙酸酯的制备及其在环境治理中的应用提供了新的思路和方法，具有重要的科学意义和实际应用价值。