【摘要】：現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展產(chǎn)生了大量含重金屬和染料的廢水,因其污染物不可降解且易通過(guò)食物鏈在生物體內(nèi)富集,對(duì)環(huán)境和人類生活構(gòu)成了很大的威脅。在當(dāng)前金屬離子和染料廢水的處理方法中,生物吸附法因操作簡(jiǎn)單、處理效率高而廣泛應(yīng)用。其中殼聚糖由于具有資源豐富、環(huán)境友好、吸附能力高、擴(kuò)散性能好、高吸附性和選擇性吸附、易恢復(fù)活性等優(yōu)點(diǎn),受到廣泛關(guān)注。本論文在對(duì)殼聚糖結(jié)構(gòu)特性及修飾改性研究現(xiàn)狀和重金屬及染料廢水處理方法進(jìn)行充分文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上,對(duì)殼聚糖進(jìn)行了接枝改性,并研究了其對(duì)重金屬離子和陽(yáng)離子染料的吸附行為。主要內(nèi)容如下： 1.選用戊二醛為交聯(lián)劑,以液體石蠟為分散劑,Span 80為乳化劑,制備了殼聚糖微球。重點(diǎn)考察了交聯(lián)劑用量對(duì)微球形貌的影響,并用掃面電鏡、紅外光譜進(jìn)行了表征,用差示掃描量熱儀及熱天平測(cè)定了殼聚糖交聯(lián)前后的熱力學(xué)性質(zhì)。研究了交聯(lián)殼聚糖對(duì)Cd2+、Pb2+、Cu2+、Ag+、Co2+及Zn2+的吸附行為,并用XPS譜對(duì)吸附機(jī)理進(jìn)行了探討。結(jié)果表明,交聯(lián)殼聚糖主要利用分子中的-NH2或-OH基團(tuán)與重金屬離子配位,從而吸附金屬離子。殼聚糖交聯(lián)后由于吸附活性基團(tuán)-NH2被占據(jù),吸附容量會(huì)有不同程度下降,但仍能夠吸附低濃度的重金屬離子溶液。 2.以均苯四甲酸酐為修飾劑,在DMF中與交聯(lián)殼聚糖微球混合,50℃水浴加熱,磁力攪拌下,對(duì)交聯(lián)殼聚糖微球表面進(jìn)行修飾。BET氮?dú)馕椒y(cè)定微球的比表面積降低,說(shuō)明接枝后微球粒徑增大。紅外光譜和XPS譜表征結(jié)果顯示均苯四甲酸酐成功的接枝到殼聚糖表面。討論了修飾殼聚糖對(duì)六種金屬離子Cd2+、Pb2+、Cu2+、Ag+、Co2+及Zn2+的吸附行為,并用Langmuir, Freundlich和Temkin模型對(duì)金屬離子的吸附等溫線進(jìn)行模擬,結(jié)果表明Langmuir模型最適合描述此吸附過(guò)程。各個(gè)金屬離子的吉布斯自由能ΔGo都為負(fù)數(shù),說(shuō)明金屬離子在修飾殼聚糖微球上的吸附在實(shí)驗(yàn)條件下自發(fā)進(jìn)行。選用0.2 mol·L-1 EDTA或5%硫脲-0.5 mol·L-1 HCl的溶液為洗脫劑,連續(xù)3次對(duì)上述六種金屬離子進(jìn)行吸附-解吸實(shí)驗(yàn),循環(huán)三次吸附,解吸率基本都在90%以上。實(shí)際水樣處理結(jié)果表明,修飾殼聚糖微球在實(shí)際廢水處理中也是可以重復(fù)利用的,且金屬離子的去除效果明顯。 3.制備了交聯(lián)羧甲基殼聚糖,紅外光譜及XPS譜表征結(jié)果顯示,一氯乙酸成功的修飾在交聯(lián)殼聚糖微球的表面。吸附等溫線實(shí)驗(yàn)表明Langmuir吸附模型適合模擬此吸附過(guò)程,說(shuō)明金屬離子在交聯(lián)羧甲基殼聚糖表面的吸附為單分子層吸附。動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明,準(zhǔn)二級(jí)方程適合描述此吸附過(guò)程,而且吸附劑對(duì)三種金屬離子都有著較高的初始吸附速率,處理效率大大提高。同其他吸附劑相比,該吸附劑具有較高的吸附容量,而且具有較好的再生能力,可反復(fù)使用。 4.使用簡(jiǎn)單方法制備了聚胺酸修飾殼聚糖微球,采用紅外光譜對(duì)聚胺酸修飾殼聚糖進(jìn)行了表征,同時(shí)考查了pH值、吸附時(shí)間、濃度、離子強(qiáng)度及溫度等因素對(duì)修飾殼聚糖吸附陽(yáng)離子染料亞甲基藍(lán)和中性紅的影響,探討了不同溫度下吸附亞甲基藍(lán)和中性紅的熱力學(xué)常數(shù),結(jié)果表明,修飾殼聚糖對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附為放熱反應(yīng),對(duì)中性紅的吸附為吸熱反應(yīng)。實(shí)際染料廢水處理結(jié)果表明,修飾殼聚糖具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 5.采用熱引發(fā)聚合法合成了聚甲基丙烯酸修飾殼聚糖微球,并用掃描電鏡、紅外光譜、XPS對(duì)修飾殼聚糖進(jìn)行了表征。在選定的最佳條件下,修飾殼聚糖微球?qū)λ姆N陽(yáng)離子染料：亞甲基藍(lán)、中性紅、孔雀石綠和結(jié)晶紫的最大吸附量分別為：1000.00、1062.15、471.70和1401.16 mg·g-1,具有較高的吸附容量。吸附劑的解吸實(shí)驗(yàn)表明,染料分子可以被有效的洗脫,所制備的TiO2溶膠容易通過(guò)離心與吸附劑分離,再生后吸附劑對(duì)染料吸附容量基本保持不變。酸性的TiO2溶膠作為染料吸附劑的再生劑具有很好的實(shí)際應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

2.3.3交聯(lián)殼聚糖的表征2.3.3.1傅立葉紅外光譜(FTIR)圖2一4是殼聚糖與交聯(lián)殼聚糖微球的紅外光譜圖。譜線a中，3420。m一’處寬而強(qiáng)的吸收峰是由O一H和N一H的伸縮振動(dòng)及分子間氫鍵引起的[’“ ];2883cm一’處為脂肪族碳?xì)渖炜s振動(dòng)峰;1598。m一，處為酞胺的特征吸收峰;1422和 1381cm一‘附近分別出現(xiàn)6(eHZ)和6(eH3)彎曲振動(dòng)吸收峰[‘’];一 154，595。m一‘處為刀糖營(yíng)鍵的特征吸收峰;1087。m一’處為殼聚糖中伯輕基和仲輕基的C一O的伸縮振動(dòng)吸收峰【’”，’”】。戊二醛交聯(lián)后，殼聚糖微球的整體吸收峰位置無(wú)大的改變，如圖所示，

圖24殼聚糖和交聯(lián)殼聚糖的紅外光譜圖a:殼聚糖;b:交聯(lián)殼ig.2一FTIRsPeetraof(a)ehitosanand(b)erosslinkedehitosan而erosPh分析(TG瓜SC)

Fig.2一ST幾 DTGandDSCeurvesofCTS(a)andGLA一CTS(b)2.3.4吸附時(shí)間的影響吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的就是要了解吸附反應(yīng)的速率及其影響因素。圖2一6是交聯(lián)殼聚糖對(duì)不同濃度的ed，+、Pb，+、eu，+、Ag+、eoZ+及znZ+的吸附動(dòng)力學(xué)曲線，由圖可知吸附反應(yīng)的初速度很快，在吸附反應(yīng)的前 10min內(nèi)，完成了將近95%總量的吸附，隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，吸附的速率逐漸降低，最后趨于平衡。這主

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本文編號(hào)：2783653