羧甲基化堿木質(zhì)素對(duì)農(nóng)藥的吸附分散作用機(jī)理

龐煜霞，李媛，周明松，陶家媛，高菲

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羧甲基化堿木質(zhì)素對(duì)農(nóng)藥的吸附分散作用機(jī)理

龐煜霞，李媛，周明松，陶家媛，高菲

（華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，廣東廣州 510640）

為了揭示羧甲基化堿木質(zhì)素CML較磺化堿木質(zhì)素（SAL）對(duì)農(nóng)藥具有更好分散性能的原因，測(cè)定了CML和SAL的親水基含量、相對(duì)分子質(zhì)量及純水在木質(zhì)素涂層的接觸角，發(fā)現(xiàn)CML的親水性弱于SAL。對(duì)比了兩種木質(zhì)素分散劑在多菌靈顆粒上的吸附等溫線，發(fā)現(xiàn)CML的吸附量比SAL大，并采用Langmuir、Freundlich方程進(jìn)行擬合，可知CML的吸附能力大于SAL，說明木質(zhì)素與農(nóng)藥之間的吸附可能以疏水吸附為主。進(jìn)一步采用Gaussian模擬計(jì)算木質(zhì)素分散劑與多菌靈的π-π吸附作用力，結(jié)果表明羧甲基化堿木質(zhì)素更易與農(nóng)藥形成穩(wěn)定π-π作用，進(jìn)一步促進(jìn)吸附。親水性較弱的CML由于與農(nóng)藥具有更強(qiáng)的吸附親和力，因而吸附量大，對(duì)農(nóng)藥顆粒Zeta電位的提高更大，從而具有更好的分散性能。

木質(zhì)素；親水性；羧甲基化；磺化；吸附；農(nóng)藥

引 言

農(nóng)藥分散劑中以木質(zhì)素磺酸鹽及其改性產(chǎn)品占首位，美國(guó)每年生產(chǎn)的木質(zhì)素磺酸鹽系列產(chǎn)品約5%應(yīng)用到農(nóng)藥產(chǎn)品中[1-3]。目前木質(zhì)素磺酸鹽大多采用堿木質(zhì)素的磺甲基化工藝生產(chǎn)，即將堿木質(zhì)素在堿性條件下與甲醛、NaHSO3反應(yīng)（圖1），將磺酸基接到苯環(huán)上[4]，從而提高木質(zhì)素的水溶性。但此類產(chǎn)品作為農(nóng)藥分散劑應(yīng)用時(shí)摻量大，降低表面張力、潤(rùn)濕性和滲透力的效果較差，分散效果一般[5-6]。

圖1 堿木質(zhì)素磺甲基化反應(yīng)[4]

本課題組以麥草堿木質(zhì)素為原料，通過羧甲基化改性（圖2）制備的產(chǎn)品羧基含量大幅度提高，水溶性和分散性得到較大改善，對(duì)疏水性石墨的分散性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的磺化堿木質(zhì)素、聚丙烯酰胺及羧甲基纖維素鈉等分散劑[7-9]；用作農(nóng)藥分散劑時(shí)，羧甲基化堿木質(zhì)素的分散性能顯著高于堿木質(zhì)素磺化改性產(chǎn)品，達(dá)到挪威鮑利葛公司精制木質(zhì)素磺酸鈉的水平[10-11]。

圖2 堿木質(zhì)素羧甲基化反應(yīng)[7]

磺化或羧甲基化堿木質(zhì)素均為陰離子型分散劑，通過吸附在農(nóng)藥顆粒上，形成吸附層提供空間位阻作用或靜電排斥作用而使顆粒分散開來。因此吸附是分散的首要條件，在顆粒上吸附量高的分散劑一般具有較好的分散效果。本文通過比較羧甲基化堿木質(zhì)素和磺化堿木質(zhì)素的分子結(jié)構(gòu)特征及親水性，并結(jié)合它們?cè)谵r(nóng)藥顆粒上的吸附性能和吸附作用力，揭示前者的分散性能比后者好的原因，為木質(zhì)素系農(nóng)藥分散劑的進(jìn)一步開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料及試劑

多菌靈、吡蟲啉、異丙威為深圳諾普信農(nóng)化股份有限公司提供，純度＞97%；磺化堿木質(zhì)素（SAL）和羧甲基化堿木質(zhì)素（CML）為本課題組對(duì)湖南通道造紙廠提供的堿木質(zhì)素分別進(jìn)行磺甲基化和羧甲基化改性的產(chǎn)品；氫氧化鈉、氯化鈉、對(duì)羥基苯甲酸、鹽酸、鄰苯二甲酸氫鉀、氫氧化鉀均為分析純。

1.2 儀器和設(shè)備

809Titrando自動(dòng)電位滴定儀，瑞士Metrohm公司；Waters1515凝膠滲透色譜儀，美國(guó)Waters公司；JC2000CI靜態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x，上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司；UV-2550型紫外可見分光光度計(jì)，日本島津公司；激光粒度及Zeta電位分析儀，美國(guó)Brookhaven公司。

1.3 磺化堿木質(zhì)素的制備

配制10.0 g堿木質(zhì)素溶解到100 ml pH為10.7的氫氧化鈉溶液中，再加入0.5 g甲醛，70℃下反應(yīng)1 h。然后將溫度升高到90℃，加入不同質(zhì)量亞硫酸鈉，反應(yīng)2.5 h后得磺化堿木質(zhì)素產(chǎn)品SAL[4]。

1.4 羧甲基化堿木質(zhì)素的制備

配制10.0 g堿木質(zhì)素溶解到60 ml pH為10.7的氫氧化鈉溶液中，升溫至60℃，并緩慢滴加含不同質(zhì)量氯乙酸溶液40 ml和6.25 mol·L-1氫氧化鈉溶液10 ml的混合溶液，控制在0.5 h內(nèi)滴加完，反應(yīng)2 h后得到羧甲基化堿木質(zhì)素產(chǎn)品CML[7]。

1.5 農(nóng)藥制劑制備及懸浮率測(cè)定

可濕性粉劑（WP）：經(jīng)過高速氣流粉碎的農(nóng)藥原藥（平均粒徑＜44 μm）添加一定比例的木質(zhì)素分散劑、潤(rùn)濕劑、填料（高嶺土），經(jīng)高速攪拌機(jī)以16000 r·min-1攪拌速度攪拌均勻制得[12]。

水分散粒劑（WDG）：原藥經(jīng)高速氣流粉碎機(jī)粉碎至平均粒徑＜5 μm后，按比例分別稱取一定量的原藥、木質(zhì)素分散劑、其他助劑、填料（高嶺土）等在混合機(jī)中高速攪拌混合均勻。逐滴分批加入約占總藥劑量20%的水并用攪拌機(jī)多次攪拌混合，直到生成顆粒狀固體。將固體顆粒轉(zhuǎn)移到烘箱中， 55℃下烘30 min，干燥后過篩，取0.45～0.90 mm的顆粒，為水分散粒劑產(chǎn)品[13-14]。

上述兩種農(nóng)藥制劑均根據(jù)GB/T 14825—2006測(cè)定懸浮率，懸浮率越高說明分散效果越好。

1.6 木質(zhì)素分散劑的表征

木質(zhì)素分散劑磺化度、羧基含量、酚羥基含量的測(cè)定：磺化度采用水相電位滴定法[5]，羧基、酚羥基含量采用非水相電位滴定法[15]，通過瑞士Metrohm自動(dòng)電位滴定儀滴定。

相對(duì)分子質(zhì)量GPC測(cè)定：流動(dòng)相為0.1 mol·L-1硝酸鈉水溶液，流速為0.50 ml·min-1，GPC色譜柱由UltrahydragelTM250和UltrahydragelTM120柱串聯(lián)構(gòu)成。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為聚苯乙烯磺酸鈉。

水在木質(zhì)素分散劑涂層上的接觸角測(cè)定：將木質(zhì)素分散劑溶液均勻滴在干凈的石英玻璃片表面，在30℃下自然風(fēng)干得木質(zhì)素分散劑涂層，再采用靜態(tài)接觸角儀器測(cè)定水在涂層上的滴定角。

木質(zhì)素分散劑在多菌靈顆粒表面吸附量的測(cè)定：根據(jù)文獻(xiàn)[7]采用殘余濃度法，測(cè)定吸附前后分散劑溶液的濃度，按式（1）計(jì)算表觀吸附量

式中，為單位質(zhì)量原藥吸附分散劑的質(zhì)量，mg·g-1；0為吸附前分散劑溶液的質(zhì)量濃度，g·L-1；C為吸附平衡后分散劑溶液的質(zhì)量濃度，g·L-1；blank為不加分散劑時(shí)空白溶液的質(zhì)量濃度，g·L-1；為加入的分散劑溶液總體積，ml；為加入原藥的質(zhì)量，g。

多菌靈顆粒表面Zeta電位的測(cè)定[7]：取0.1 g農(nóng)藥原藥和分散劑溶液50 ml于150 ml錐形瓶，搖床振蕩6 h（轉(zhuǎn)速為200 r·min-1，溫度為30℃），吸附平衡后靜置1 h，取3～4 ml上層清澈的懸浮液加入電泳池中，測(cè)定Zeta電位，重復(fù)測(cè)定4次，保證殘差值小于0.05，取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 木質(zhì)素分散劑的分子結(jié)構(gòu)表征和物性分析

以磺化堿木質(zhì)素（SAL）和羧甲基化堿木質(zhì)素（CML）分別作為分散劑制備20%吡蟲啉可濕性粉劑（WP）、40%異丙威可濕性粉劑（WP）和50%多菌靈水分散粒劑（WDG）并測(cè)定懸浮率。從表1懸浮率結(jié)果可知CML在3種農(nóng)藥制劑中的分散性能均顯著優(yōu)于SAL，說明相同木質(zhì)素原料經(jīng)羧甲基化改性后的性能優(yōu)于磺甲基化改性的。同時(shí)，選用磺化度分別為1.35、1.50、1.74、1.97 mmol·g-1的SAL和羧基含量分別為1.75、2.02、2.31、2.56 mmol·g-1的CML作為分散劑制備50%多菌靈WDG并測(cè)定熱貯后懸浮率。由圖3看出，隨著SAL的磺化度增加，多菌靈WDG的懸浮率呈現(xiàn)先增加后減弱的趨勢(shì)，懸浮率最高可達(dá)82.3%；同樣地，隨著CML的羧基含量增加，多菌靈WDG的懸浮率呈現(xiàn)先增加后減弱的趨勢(shì)，懸浮率最高可達(dá)92.0%，這說明適當(dāng)增加磺酸基和羧基均有利于提高木質(zhì)素分散農(nóng)藥的性能，而親水基磺酸基或羧基過多時(shí)，分散性能降低。但CML對(duì)農(nóng)藥的分散性能總體上優(yōu)于SAL。

表1 不同分散劑對(duì)農(nóng)藥制劑熱貯前后懸浮率的影響

圖3 不同羧基含量或磺化度的分散劑對(duì)多菌靈WDG懸浮率的影響[7]

基于上面的結(jié)論，選用分散性能最佳的SAL（1.50 mmol·g-1）和CML（2.31 mmol·g-1）進(jìn)行深入研究。采用凝膠滲透色譜儀測(cè)定了SAL和CML的重均相對(duì)分子質(zhì)量w，如表2所示。兩者重均相對(duì)分子質(zhì)量均較低，分別為5887和4158，這是因?yàn)轸燃谆突羌谆窃趬A木質(zhì)素分子中引入小分子基團(tuán)，因而難以大幅度提高分子量。其中SAL制備工藝中以甲醛為羥甲基化試劑，由于甲醛是一種交聯(lián)劑，會(huì)使木質(zhì)素分子發(fā)生部分聚合，因而產(chǎn)物比CML具有更高的分子量，但相差不大。

表2 不同種類木質(zhì)素分散劑的官能團(tuán)含量和分子量

測(cè)定了兩種木質(zhì)素分散劑的磺酸基、酚羥基和羧基的含量。由表2可知，SAL和CML都具有較多的親水基。CML經(jīng)羧甲基化得到，羧基含量提高到2.31 mmol·g-1，親水基總含量為2.96 mmol·g-1；SAL經(jīng)磺甲基化得到，磺化度為1.50 mmol·g-1，親水基總含量為3.76 mmol·g-1；可見CML具有更低的親水基含量。采用靜態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)定水在兩種木質(zhì)素分散劑制備的涂層上的接觸角，結(jié)果如圖4所示。純水在SAL涂膜上的接觸角為37.5°，CML的接觸角稍大，為51.8°。結(jié)果說明CML的親水性更弱，這一方面與其親水基團(tuán)較少有關(guān)，另一方面是因?yàn)轸然挠H水性弱于磺酸基[16]。

圖4 水在木質(zhì)素涂層上接觸角

2.2 木質(zhì)素分散劑在多菌靈顆粒上的吸附等溫線

農(nóng)藥分散劑的作用機(jī)理研究中，吸附是影響其分散性能的關(guān)鍵因素。本文測(cè)定了pH8、30℃下，添加和不添加1 mol·L-1NaCl時(shí)SAL和CML在多菌靈顆粒上的吸附等溫線，如圖5所示。

圖5 木質(zhì)素分散劑在多菌靈顆粒表面吸附等溫線

從圖5可見，兩種木質(zhì)素分散劑在多菌靈顆粒表面的吸附量均隨其平衡濃度的增加而增加：當(dāng)濃度較低時(shí)，吸附量增加較快；當(dāng)平衡濃度增加到一定程度時(shí)，吸附量增加的趨勢(shì)逐漸變緩，并最終達(dá)到吸附平臺(tái)。CML比SAL更快達(dá)到飽和吸附，且其飽和吸附量更大，達(dá)到6.7 mg·g-1，而SAL的飽和吸附量為4.4 mg·g-1?？梢娪H水性弱的CML具有更好的吸附能力。

當(dāng)添加1 mol·L-1NaCl時(shí)，這兩種木質(zhì)素分散劑在多菌靈顆粒表面的吸附量都呈現(xiàn)大幅度增加，且在木質(zhì)素分散劑平衡濃度為3.75 g·L-1時(shí)，SAL的吸附量比未添加NaCl時(shí)增加了107%，而CML的吸附量比未添加NaCl時(shí)增加了44%。這可能有兩個(gè)原因：一是木質(zhì)素分散劑與多菌靈顆粒均帶有負(fù)電荷，帶正電的鈉離子屏蔽了多菌靈和木質(zhì)素分散劑之間的靜電斥力，促使吸附量增加，并使木質(zhì)素吸附到農(nóng)藥顆粒上的疏松的分子結(jié)構(gòu)也變得更加緊密，致使多菌靈單位面積內(nèi)可以吸附更多的木質(zhì)素分散劑，進(jìn)而增加其吸附量；二是加入NaCl后，中性鹽的親水性大，使木質(zhì)素大分子脫去水化膜，疏水區(qū)暴露后更加容易通過疏水作用吸附于疏水性的多菌靈顆粒表面，SAL的親水性較強(qiáng)，水化膜更厚，因而其受NaCl帶來的鹽析作用影響更明顯，使得其吸附量增大的幅度比CML的大。

利用常用的吸附等溫方程Langmuir方程和Freundlich方程[17]對(duì)圖5的吸附等溫線進(jìn)行擬合，根據(jù)擬合的相關(guān)系數(shù)確定適合木質(zhì)素分散劑在多菌靈顆粒表面的吸附等溫線方程式，進(jìn)而對(duì)比SAL、CML的吸附能力和吸附強(qiáng)度。Langmuir方程為假設(shè)吸附為單層分子吸附前提下的理論公式，F(xiàn)reundlich方程是純經(jīng)驗(yàn)公式。Langmuir的非線性變換方程為

式中，e為吸附量，mg·g-1；em為飽和吸附量，mg·g-1；e為平衡質(zhì)量濃度，g·L-1；為常數(shù)，L·g-1。

以1/e對(duì)1/e作圖，可以通過直線的斜率和截距求得和em。

Freundlich方程可以用式（3）表示

式中，e為吸附量，mg·g-1；f為吸附能力常數(shù)；e為平衡質(zhì)量濃度，g·L-1；為吸附強(qiáng)度參數(shù)。

對(duì)方程兩邊取對(duì)數(shù)，以lne對(duì)lne作對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖，可以由直線的斜率和截距得到f和。

圖5的吸附等溫線擬合得到的吸附等溫方程式如表3所示。從擬合方程式的2看出，SAL在多菌靈顆粒表面的吸附等溫線與Freundlich方程吻合較好， CML在多菌靈顆粒表面的吸附等溫線與Langmuir方程吻合較好。進(jìn)一步分析可知，由Langmuir方程擬合的CML的飽和吸附量比SAL大；由Freundlich方程擬合的CML的吸附能力常數(shù)f、吸附強(qiáng)度均大于SAL，兩種擬合均說明CML具有較SAL更強(qiáng)的吸附能力[18]。而在添加1 mol·L-1NaCl情況下，SAL的f比未添加NaCl情況下增大了1.8倍，增大的幅度比CML的大，同樣說明了SAL的吸附能力受NaCl的影響更大。

表3 不同木質(zhì)素分散劑在多菌靈顆粒表面吸附等溫線擬合參數(shù)

結(jié)合表2的結(jié)果可知，親水性更弱的木質(zhì)素分散劑CML在農(nóng)藥顆粒（一般為疏水性）上具有更好的吸附分散性能。這說明木質(zhì)素與農(nóng)藥之間的吸附可能以疏水吸附為主。

Winowiski[19]通過疏水作用色譜HIC對(duì)比了不同磺化堿木質(zhì)素系分散劑的疏水性和親水性，發(fā)現(xiàn)具有更大疏水比例的木質(zhì)素分散劑對(duì)胺甲萘可濕性粉劑的分散效果更好。凌世海[20]也認(rèn)為對(duì)疏水性較強(qiáng)的農(nóng)藥，在一定范圍內(nèi)分子量較高、磺化度較低（即疏水性更強(qiáng)）的分散劑分散效果更好。結(jié)合本文吸附性能的測(cè)定可知，對(duì)于疏水性的農(nóng)藥顆粒，木質(zhì)素的親水性與其吸附量及分散性有直接的關(guān)聯(lián)性：親水性弱的分散劑CML在疏水性農(nóng)藥顆粒上的吸附量更高，并具有更強(qiáng)的分散性能。

進(jìn)一步測(cè)定CML和SAL對(duì)多菌靈農(nóng)藥顆粒Zeta電位的影響，結(jié)果如圖6所示。多菌靈顆粒在純水中帶負(fù)電性，隨著CML和SAL濃度的增加，多菌靈顆粒間的Zeta電位絕對(duì)值增大。而相同濃度下?lián)郊覥ML的體系中顆粒Zeta電位較摻加SAL的高。進(jìn)一步說明由于CML在農(nóng)藥顆粒上的吸附量大，使其能更大幅度地增加顆粒的負(fù)電荷，提高靜電排斥作用，因而分散性能更好。

圖6 SAL和CML對(duì)多菌靈顆粒Zeta電位的影響

2.3 木質(zhì)素分散劑與農(nóng)藥的吸附作用力的分子模擬

木質(zhì)素與農(nóng)藥顆粒之間存在的吸附作用力除了疏水作用，還可能包括π-π堆積作用、氫鍵作用和靜電作用等。鑒于木質(zhì)素和多菌靈分子中都具有芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，本文通過Gaussian軟件對(duì)木質(zhì)素模型物與農(nóng)藥的π-π堆積作用進(jìn)行理論計(jì)算，從另一個(gè)角度探究親水性弱的羧甲基化堿木質(zhì)素（CML）在農(nóng)藥上的吸附量更高的原因。采用密度泛函中的M06-2x方法，分別單獨(dú)計(jì)算CML、SAL和農(nóng)藥多菌靈的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，然后將CML和多菌靈、SAL和多菌靈分別按照最常見的三明治型（sandwich structure）結(jié)構(gòu)放置一起組成CML-多菌靈和SAL-多菌靈的復(fù)合穩(wěn)定結(jié)構(gòu)（圖7），再用復(fù)合前后能量差來對(duì)比兩種木質(zhì)素分散劑與農(nóng)藥之間的π-π作用。計(jì)算公式如式（4）所示

Δ(lignin-多菌靈)(多菌靈)(lignin) (4)

式中，lignin代表CML或SAL。

圖7 木質(zhì)素與多菌靈的π-π作用計(jì)算模型

圖8是兩種木質(zhì)素分散劑和農(nóng)藥多菌靈分子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和芳香環(huán)的電荷密度分布。通過量子計(jì)算得知CML的苯環(huán)單元總體電荷為-0.391 e，SAL苯環(huán)單元總電荷為0.508 e，造成如此差異的主要原因是對(duì)于苯環(huán)單元，OCH2COO-表現(xiàn)的是供電子效應(yīng)，而卻是吸電子效應(yīng)。當(dāng)與環(huán)電荷為1.519 e的多菌靈之間形成π-π絡(luò)合物時(shí)，基于異性吸引、同性排斥的原理，羧甲基化木質(zhì)素更容易與農(nóng)藥結(jié)合形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。再者，通過密度泛函計(jì)算得出，形成穩(wěn)定π-π作用的CML-多菌靈復(fù)合物需要克服79.8 kcal·mol-1（1 kcal4.2 kJ）的能量，與其對(duì)應(yīng)的SAL-多菌靈則需要克服高達(dá)97.3 kcal·mol-1（1 kcal4.2 kJ）的能量。這兩方面的作用使得羧甲基化堿木質(zhì)素苯環(huán)與農(nóng)藥間更容易形成π-π堆積作用，從而使其對(duì)農(nóng)藥顆粒有較強(qiáng)的吸附親和力，因而在農(nóng)藥上具有比磺化堿木質(zhì)素更高的吸附量。

圖8 分子結(jié)構(gòu)及電荷分布

3 結(jié) 論

本文發(fā)現(xiàn)了具有較弱親水性的木質(zhì)素分散劑對(duì)農(nóng)藥具有更好的吸附作用，揭示了羧甲基化堿木質(zhì)素比磺化堿木質(zhì)素對(duì)農(nóng)藥具有更好分散性能的原因。

（1）通過比較磺化堿木質(zhì)素（SAL）和羧甲基化堿木質(zhì)素（CML）的官能團(tuán)含量、相對(duì)分子質(zhì)量及純水在木質(zhì)素涂層的接觸角可知，CML親水基總含量比SAL少0.8 mmol·g-1，且水在CML涂層接觸角更小，說明CML的親水性弱于SAL。

（2）測(cè)定了兩種木質(zhì)素分散劑在添加和未添加NaCl的情況下在多菌靈顆粒上的吸附等溫線，可知弱親水性CML在多菌靈顆粒上的吸附量較SAL高，由Freundlich擬合方程知CML的吸附能力常數(shù)f、吸附強(qiáng)度均大于SAL，說明CML具有更強(qiáng)的吸附能力。

（3）通過測(cè)定CML和SAL溶液中多菌靈顆粒表面Zeta電位，發(fā)現(xiàn)相同濃度下?lián)郊覥ML的體系中多菌靈顆粒Zeta電位較摻加SAL的高。

（4）木質(zhì)素與農(nóng)藥之間的吸附可能以疏水吸附為主，親水性弱的分散劑在疏水性農(nóng)藥顆粒上的吸附量更高，并具有更強(qiáng)的分散性能。降低木質(zhì)素的親水性是開發(fā)高性能農(nóng)藥分散劑的途徑之一。

（5）通過模擬計(jì)算木質(zhì)素分散劑與多菌靈π-π作用力，發(fā)現(xiàn)CML與農(nóng)藥形成π-π堆積作用消耗的相互作用能更低，更易于與農(nóng)藥之間形成π-π作用，這可能是CML在農(nóng)藥上具有比SAL更高的吸附量的另一原因。

符 號(hào) 說 明

B——常數(shù)，L·g-1 Cblank——空白樣的質(zhì)量濃度，g·L-1 Ce——平衡質(zhì)量濃度，g·L-1 Ct——吸附平衡后分散劑溶液的質(zhì)量濃度，g·L-1 C0——吸附前分散劑溶液的質(zhì)量濃度，g·L-1 Kf——吸附能力常數(shù) m——加入原藥的質(zhì)量，g N——吸附強(qiáng)度參數(shù) Qe——吸附量，mg·g-1 Qem——飽和吸附量，mg·g-1 V——加入的分散劑溶液總體積，ml Г-——單位質(zhì)量原藥吸附分散劑的質(zhì)量，mg·g-1

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Influence of carboxymethylated lignin as pesticide dispersant on adsorption and dispersion

PANG Yuxia, LI Yuan, ZHOU Mingsong, TAO Jiayuan, GAO Fei

(School of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China)

The study aimed to reveal the reason why carboxymethylated lignin (CML) had better dispersion properties than sulfomethylated lignin (SAL). It was found that hydrophilic property of CML was weaker than that of SAL by measuring the amount of hydrophilic group of CML and SAL, relative molecular weight and pure water contact angle on lignin coating. The measured adsorption isotherms of two lignin dispersants on carbendazim particles showed that the adsorption capacity of CML was higher than that of SAL, indicating that CML was easier to be absorbed on carbendazim particles than SAL. It was also found that the adsorption ability of CML was larger than that of SAL under the application of the Langmuir and Freundlich adsorption isotherm equations. It indicated that the adsorption affinity between weak hydrophilic CML and pesticides was stronger, and the adsorption between lignin and pesticides may be based hydrophobic adsorption. Further more, through simulate calculating the π-π force between lignin dispersants and carbendazim, it was found that the CML was easier to form a stable π-π effect with pesticides and to promote the adsorption. Due to the stronger adsorption affinity between CML and pesticides, the absorption capacity of weaker hydrophilic CML was higher, and thus CML can improve the Zeta potential of carbendazim particles, showing better dispersion properties.

lignin; hydrophilicity; carboxyl methylation; sulfonation; adsorption; pesticide

2016-05-04.

PANG Yuxia, ceyxpang@scut.edu.cn

10.11949/j.issn.0438-1157.20160592

TQ 450.4

A

0438—1157（2016）11—4858—08

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21436004）；廣東省國(guó)際科技合作項(xiàng)目（2013B051000011）。

2016-05-04收到初稿，2016-07-25收到修改稿。

聯(lián)系人及第一作者：龐煜霞（1975—），女，博士，副研究員。

supported by the National Natural Science Foundation of China (21436004) and the Guangdong Provincial International Cooperation in Science and Technology Special Project (2013B051000011).