發(fā)布時(shí)間：2020-08-25 05:59

【摘要】：染料是工業(yè)廢水中最常見的污染物之一。隨著印刷業(yè),紡織業(yè),皮革生產(chǎn),化妝品行業(yè)以及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的快速發(fā)展,染料類別多樣化進(jìn)而導(dǎo)致染料廢水成分更加復(fù)雜。染料會(huì)減弱水體光線透過(guò)而抑制水生生物的光合作用,對(duì)水生生物構(gòu)成嚴(yán)重威脅。此外,染料還具有較強(qiáng)的毒性,不當(dāng)接觸會(huì)引起呼吸困難,腹瀉,嘔吐等身體不適。因此,有效的整治處理印染廢水迫在眉睫。天然高分子聚合物殼聚糖是一種具有陽(yáng)離子聚電解質(zhì)特性的胺基多糖,酸性條件下可以與陰離子化合物發(fā)生離子交換作用,可用于吸附和凝聚絮凝過(guò)程。中性環(huán)境下,弱質(zhì)子化的胺基可以與金屬陽(yáng)離子或有機(jī)化合物配位絡(luò)合。故而殼聚糖衍生材料在廢水處理方面具有重大的研究?jī)r(jià)值。本研究以經(jīng)濟(jì)環(huán)保的殼聚糖為基材,通過(guò)設(shè)計(jì)修飾制備了八種結(jié)構(gòu)不同,性質(zhì)不一的吸附材料。采用FTIR、TGA、SEM、XPS、XRD等分析表征了材料成分、形貌以及結(jié)構(gòu)組成等信息。選取陽(yáng)離子型染料亞甲基藍(lán)(MB)和陰離子型染料活性艷紅(RBR)和活性黃(RY)作為吸附對(duì)象,通過(guò)紫外分光光度法測(cè)試得到幾類材料對(duì)染料的吸附性能,為綠色環(huán)保吸附材料的開發(fā)以及染料廢水的治理研究提供一定參考價(jià)值。首先采用微相乳液交聯(lián)技術(shù),一步法制備了兩種多胺化殼聚糖交聯(lián)微球,三乙烯四胺胺基化微球TETA-CTSms和聚乙烯亞胺胺基化微球PEI-CTSms,表征分析多胺化微球表面胺基含量大大提升。吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,微球TETA-CTSms和PEI-CTSms對(duì)MB的吸附性能一般,而對(duì)RBR和RY的吸附性能變優(yōu)。TETA-CTSms對(duì)RBR的吸附量3h達(dá)到265.16mg/g,吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。TETA-CTSms和PEI-CTSms對(duì)活性黃的吸附量3h達(dá)到546.69mg/g和234.48mg/g,吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。在吸附染料RY的過(guò)程中,兩種多胺化微球的吸附量均隨著pH的減小而增大。隨著溶液中NaCl濃度的增加,TETA-CTSms微球?qū)BR的吸附量逐漸增加,而對(duì)RY的吸附量卻減小。PEI-CTSms微球?qū)钚渣S吸附量隨溶液中NaCl的濃度增加而增加。PEI-CTSms微球?qū)BR的等溫吸附研究中,Temkin和Langmuir模型擬合度都很高,吸附過(guò)程既包括物理吸附又包括化學(xué)吸附。TETA-CTSms微球?qū)Y的等溫吸附研究符合Langmuir等溫吸附模型,屬于單分子層吸附。此外,兩種多胺化微球的等溫吸附過(guò)程都是自發(fā)的吸熱反應(yīng)。為了提高吸附材料的循環(huán)使用性,將磁性四氧化三鐵顆粒與三乙烯四胺多胺化殼聚糖溶液共混,采用微相乳液交聯(lián)技術(shù),一步法制備了磁性三乙烯四胺胺基化微球TETA-MCTSms。此外,構(gòu)建氧化還原引發(fā)體系在空白殼聚糖微球表面引發(fā)接枝聚甲基丙烯酸,得到羧基化磁性交聯(lián)微球MCTSms-PMAA。通過(guò)測(cè)試表征,TETA-MCTSms微球表面成功多胺化,MCTSms-PMAA表面成功羧基化。吸附實(shí)驗(yàn)中,MCTSms-PMAA對(duì)陽(yáng)離子型染料MB的吸附性能變優(yōu),吸附過(guò)程符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)MB的吸附量隨著pH的增大而增大,隨溶液中NaCl的濃度增大而增大。等溫吸附數(shù)據(jù),Langmuir擬合效果最好,相關(guān)系數(shù)R~2最大。與此同時(shí),TETA-MCTSms對(duì)RBR表現(xiàn)出良好的吸附性,動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中其3h的吸附量達(dá)到197.91mg/g,吸附過(guò)程也遵循準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。吸附量隨著pH的增大而減小,隨溶液中NaCl的濃度增大而增大。TETA-MCTSms對(duì)RBR的吸附過(guò)程吸熱,Langmuir等溫吸附模型擬合相關(guān)系數(shù)最高。針對(duì)微相乳液交聯(lián)法中使用大量的有機(jī)溶劑,后續(xù)產(chǎn)物清洗也比較繁瑣。于溶液中以戊二醛為交聯(lián)劑,采用一步法同步制備了聚乙烯亞胺-殼聚糖PEI-CCTS和三乙烯四胺-殼聚糖TETA-CCTS兩種吸附材料,吸附研究中,TETA-CCTS對(duì)RBR的吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,擬合得到的平衡吸附量為383.63mg/g。TETA-CCTS對(duì)RBR的等溫吸附數(shù)據(jù)采用Langmuir模型擬合得到更高的R~2值。說(shuō)明TETA-CCTS對(duì)RBR的吸附為表面的均勻吸附,20℃時(shí)擬合得到的理論吸附量高達(dá)1428.04mg/g。以殼聚糖乙酸溶液為基體,加入丙烯酸和丙烯酰胺單體與之共混,之后加入引發(fā)劑過(guò)硫酸銨,在溶液中構(gòu)成胺基/過(guò)硫酸銨氧化還原引發(fā)體系,在殼聚糖分子鏈上接枝上聚丙烯酸和聚丙烯酰胺以及相應(yīng)的共聚物,之后加入戊二醛交聯(lián)固化,清洗干燥制備得到殼聚糖接枝材料PAA-AM/CTShb。以RBR和MB溶液作為吸附對(duì)象,PAA-AM/CTShb對(duì)染料MB的吸附量隨著pH的增大而增大,此外,PAA-AM/CTShb對(duì)染料RBR的吸附量隨著pH增大而減小。PAA-AM/CTShb對(duì)MB和RBR的吸附量均隨著溶液中NaCl濃度的增加而增加。PAA-AM/CTShb對(duì)MB的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程更符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。PAA-AM/CTShb對(duì)MB的等溫吸附數(shù)據(jù)采用Langmuir模型擬合得到更高的擬合度。近年來(lái),過(guò)渡金屬與高分子聚合物配位制備的復(fù)合材料具有良好的吸附性能,已被廣泛研究并用于去除廢水中的污染物。殼聚糖接枝材料PAA-AM/CTShb首先與Fe(III)充分螯合配位,之后用戊二醛交聯(lián)固定,制備獲得鐵離子殼聚糖復(fù)合材料Fe-c-CTS。吸附結(jié)果表明,Fe-c-CTS對(duì)RBR的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程更符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)RBR的吸附量隨pH的增大而減小。Fe-c-CTS對(duì)活性艷紅的等溫吸附過(guò)程更符合Langmuir等溫吸附模型,其擬合度R~2最大,Fe-c-CTS對(duì)RBR主要以單分子層產(chǎn)生吸附。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X703;O647.3
【圖文】：

中北大學(xué)學(xué)位論文微球表面。之后制備一系列具有不同離子交換容量(IECs)的 CS-PEI 微球并橙吸附。CS-PEI 對(duì)甲基橙的吸附量隨著微球表面 IECs 的增大而增大，30℃ 值為 1275 時(shí) CS-PEI 對(duì)甲基橙的飽和吸附量達(dá)到最大。吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二外，制備得 CS-PEI 七次循環(huán)后仍然具有良好的吸附性能。

此外，制備得 CS-PEI 七次循環(huán)后仍然具有良好的吸附性能。圖 1.1 系列 IECs 值的 CS-PEI 殼聚糖微球的制備過(guò)程Fig. 1.1 Reaction scheme for the preparation of the series of poly(ethylenimine)-modifiedchitosan microspheres.Xing 等[48]首先制備得到殼聚糖微球，接著將均苯四甲酸二酐 PMDA 鍵合到殼聚糖表面，得到羧基化微球。由于微球表面含有大量的羧基，與未改性微球相比A-GLA-CTS 對(duì)亞甲基藍(lán)和中性紅的吸附容量有顯著增加。依據(jù) Langmuir 擬合得到和 NR 的最大吸附容量分別為 935 和 909 mg/g。動(dòng)力學(xué)研究表明，吸附速率受化學(xué)控制。吸附劑能有效地去除印染中的陽(yáng)離子染料廢水。

中北大學(xué)學(xué)位論文效、環(huán)保的用于水處理。膜吸附材料的獨(dú)特性，如資源豐富，生物相容性好，成膜能力強(qiáng)，對(duì)重位點(diǎn)，足夠使殼聚糖膜材料成為一種很有前途的膜吸附劑[5備得到一種多孔殼聚糖/羥磷灰石復(fù)合膜材料 CS/HA，其具有 10μm 的三維互穿孔結(jié)構(gòu)。相比于單獨(dú)的 CS 膜、非多孔 C備的多孔膜材料對(duì)染料具有相當(dāng)高的吸附容量和較快的去除單，環(huán)保而且經(jīng)濟(jì)。此外，制備的膜具有良好的循環(huán)使用性

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號(hào)：2803352