錸因其耐高溫、強催化性能的特點在航空航天、石油化工重整催化劑、汽車尾氣凈化等領域得到運用,但錸在自然礦中含量少、分布散,開采成本高。如何實現從二次資源中回收錸,有重大研究意義。本文開發(fā)出一種高效環(huán)保的氨基化殼聚糖(NOA-CST)吸附材料,從多金屬酸性混合液中吸附回收錸�；谝幌盗行蚺卧囼灐⑦B續(xù)流試驗和表征分析探究NOA-CST對Re(Ⅶ)的吸附性能和吸附、解吸機理。殼聚糖(CST)表面嫁接氨基受到多因素影響,單因素實驗結果表明預交聯環(huán)氧氯丙烷(ECH)用量、改性劑正辛胺(NOA)用量、中間體制備ECH用量、中間體制備pH值以及改性反應pH值是材料制備的關鍵因素。通過響應曲面法的Box-Behnken設計五因素三水平實驗,模擬分析各因素間的交互作用及影響大小。模型優(yōu)化后預測NOA-CST的最佳制備條件為預交聯ECH用量0.63mL、改性劑NOA用量2.10mL、中間體制備ECH用量1.10mL、中間體制備pH值為12.0、改性反應pH值為7.0,驗證實驗測得優(yōu)化條件下制備的NOA-CST對Re(Ⅶ)吸附量為187.83(±1.17)mg/g接近預測值191.08mg/g,誤差為1.7%。等溫吸附結果表明,Langmuir模型更適合描述NOA-CST對Re(Ⅶ)的吸附平衡,擬合NOA-CST的最大飽和吸附量為747.11mg/g,顯著高于未改性殼聚糖(ECH-CST)的飽和吸附量(467.49 mg/g)以及較多文獻中吸附劑的吸附量。動力學吸附結果表明,擬二階動力學可更好描述NOA-CST對Re(Ⅶ)的吸附行為。競爭吸附實驗中,在HCl、HCl-HNO_3體系下NOA-CST在混合金屬溶液中對Re(Ⅶ)有較好的選擇性吸附性能,對Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)基本不吸附。0.5M的鹽酸對Re(Ⅶ)的解吸率可達95%以上。FTIR、XPS等表征手段分析吸附前、吸附后及解吸后的材料,并結合基于密度泛函理論(DFT)的量子化學計算NOA-CST的靜電勢能、電荷分布分析吸附機理;FTIR、XPS表征分析表明,NOA-CST吸附Re(Ⅶ)的活性基團主要是氨基,NOA-CST表面的靜電勢能及各原子電荷分布表明吸附劑表面嫁接的氨基是主要吸附活性基團,與表征分析結論一致,主要吸附機理是酸性體系下NOA-CST上質子化的氨基對Re(Ⅶ)靜電吸引;解吸機理是溶液中高濃度Cl~-參與破壞了NOA-CST與ReO_4~-的靜電作用力,與ReO_4~-發(fā)生了離子交換解吸。吸附柱動態(tài)實驗研究結果表明,Thomas模型較好地擬合單錸溶液的吸附穿透曲線。多次循環(huán)再生后,NOA-CST在單錸溶液、模擬廢水中的飽和吸附量依舊保持在400.00 mg/g和300.00mg/g以上,0.5M鹽酸解吸反應在30-40min內達到最大濃縮倍數45.0和21.8。連續(xù)流實驗為工業(yè)化擴大應用提供了技術支持,也體現了NOA-CST在工業(yè)運用中有潛在價值。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文2 氨基化殼聚糖的優(yōu)化設計制備 氨基化殼聚糖的制備1 氨基化殼聚糖制備步驟①制備殼聚糖水溶液：將 50g 殼聚糖粉末溶于 970.0mL 的去離子水中，充分0min 后，將 30.0mL 醋酸緩慢滴入以上混合液，于空氣搖床充分振蕩 24h，至粉末完全溶解；②制備殼聚糖纖維：用注射器取 20.0mL①溶液，在 0.7Mpa 的氣壓下高壓噴 400.0mL0.5M NaOH 水溶液中形成細纖維，靜置 12h 使形成的纖維凝膠固化離子水多次清洗殼聚糖纖維最后存放在去離子水中待下一步反應；

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文均在顯著性水平限值內，證明了模型預測的顯著性；失擬項 P 值(0.2004)比檢驗值（0.05）大，證明了模型預測失擬項不顯著，模型的二次回歸方程預測值可有效表示實驗值與各因素關系，可用于響應曲面分析。經過修正后模型的擬合結果如表 2-12，R2（0.9674）越接近 1 反映了擬合響應值與實驗值趨近一致。AdjR2、信噪比參數依次為 0.9457、29.15，也反映了模型信號合適。模型在因素水平區(qū)域內應用可行。

圖 3-7 NOA-CST 材料吸附前后、解吸后 SEM 圖（a 吸附前；b 吸附后；c 解吸后）②傅里葉變換紅外光譜（FTIR）分析圖 3-8 給出了 NOA-CST 材料吸附前、后，解吸后的 FTIR 圖譜。2874cm-1和2924cm-1附近是-CHn基團的 C-H 伸縮振動峰，1385cm-1是-CH3的對稱變形 C-H 峰，1325cm-1是酰胺 III、-CH2搖擺的 C-H 峰[71]；1659cm-1處是殼聚糖的酰胺Ⅰ特征峰，即是 C=O 的彎曲振動吸收峰[72]；1074cm-1處是環(huán)上的 C-N 彎曲振動峰[73]；位于1157cm-1、1029cm-1和 892cm-1的峰依次代表了 C-O-C 橋鍵、C-O 的伸縮振動和糖環(huán)的振動[71, 74, 75]；a、b、c 都出現以上的 CST 特征峰，說明氨基化殼聚糖材料的制備沒有破壞 CST 環(huán)狀結構，且吸附和解吸后殼聚糖大分子結構不變化。3443cm-1附近的寬峰代表-NH2、-OH 的 N-H、O-H 的伸縮振動峰的疊加，吸附后位移到了 3454cm-1，說明-NH2、-OH 可能參與了吸附；1626cm-1和 1516cm-1附近出現仲酰胺 II-NH 的N-H 新峰，1084cm-1處是叔-OH 的 C-O 伸縮振動峰[72]，說明中間體制備后 ECH 成功將正辛胺嫁接到了殼聚糖表面。吸附前后對比，1029cm-1附近的 C-O 拉伸振動峰沒

【參考文獻】

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本文編號：2832632