發(fā)布時間：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)學領(lǐng)域的快速發(fā)展,染料類別多樣化進而導致染料廢水成分更加復雜。染料會減弱水體光線透過而抑制水生生物的光合作用,對水生生物構(gòu)成嚴重威脅。此外,染料還具有較強的毒性,不當接觸會引起呼吸困難,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程。中性環(huán)境下,弱質(zhì)子化的胺基可以與金屬陽離子或有機化合物配位絡(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價值。本研究以經(jīng)濟環(huán)保的殼聚糖為基材,通過設(shè)計修飾制備了八種結(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。選取陽離子型染料亞甲基藍(MB)和陰離子型染料活性艷紅(RBR)和活性黃(RY)作為吸附對象,通過紫外分光光度法測試得到幾類材料對染料的吸附性能,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。吸附實驗結(jié)果表明,微球TETA-CTSms和PEI-CTSms對MB的吸附性能一般,而對RBR和RY的吸附性能變優(yōu)。TETA-CTSms對RBR的吸附量3h達到265.16mg/g,吸附過程符合準二級動力學模型。TETA-CTSms和PEI-CTSms對活性黃的吸附量3h達到546.69mg/g和234.48mg/g,吸附過程符合準二級動力學模型。在吸附染料RY的過程中,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,吸附過程既包括物理吸附又包括化學吸附。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程都是自發(fā)的吸熱反應。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。通過測試表征,TETA-MCTSms微球表面成功多胺化,MCTSms-PMAA表面成功羧基化。吸附實驗中,MCTSms-PMAA對陽離子型染料MB的吸附性能變優(yōu),吸附過程符合準一級動力學模型,對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,TETA-MCTSms對RBR表現(xiàn)出良好的吸附性,動力學實驗中其3h的吸附量達到197.91mg/g,吸附過程也遵循準一級動力學模型。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RBR的吸附過程吸熱,Langmuir等溫吸附模型擬合相關(guān)系數(shù)最高。針對微相乳液交聯(lián)法中使用大量的有機溶劑,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RBR的吸附動力學符合準二級動力學模型,擬合得到的平衡吸附量為383.63mg/g。TETA-CCTS對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。說明TETA-CCTS對RBR的吸附為表面的均勻吸附,20℃時擬合得到的理論吸附量高達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)劑過硫酸銨,在溶液中構(gòu)成胺基/過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溶液作為吸附對象,PAA-AM/CTShb對染料MB的吸附量隨著pH的增大而增大,此外,PAA-AM/CTShb對染料RBR的吸附量隨著pH增大而減小。PAA-AM/CTShb對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MB的吸附動力學過程更符合準二級動力學模型。PAA-AM/CTShb對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,過渡金屬與高分子聚合物配位制備的復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合材料Fe-c-CTS。吸附結(jié)果表明,Fe-c-CTS對RBR的吸附動力學過程更符合準一級動力學模型,對RBR的吸附量隨pH的增大而減小。Fe-c-CTS對活性艷紅的等溫吸附過程更符合Langmuir等溫吸附模型,其擬合度R~2最大,Fe-c-CTS對RBR主要以單分子層產(chǎn)生吸附。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X703;O647.3
【圖文】：

中北大學學位論文微球表面。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 CS-PEI 對甲基橙的飽和吸附量達到最大。吸附過程符合準二外，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 對亞甲基藍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。動力學研究表明，吸附速率受化學控制。吸附劑能有效地去除印染中的陽離子染料廢水。

中北大學學位論文效、環(huán)保的用于水處理。膜吸附材料的獨特性，如資源豐富，生物相容性好，成膜能力強，對重位點，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)。相比于單獨的 CS 膜、非多孔 C備的多孔膜材料對染料具有相當高的吸附容量和較快的去除單，環(huán)保而且經(jīng)濟。此外，制備的膜具有良好的循環(huán)使用性

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號：2803352