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《广西大学》 2018年
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木薯渣磁性微球的制备及其对重金属的吸附研究

黄婕  
【摘要】:现代工业的快速发展导致了严重的环境污染问题。重金属离子废水污染已成为世界性的环境问题。用于去除水中重金属的方法有离子交换、超滤、反渗透、电渗析、吸附、化学沉淀等。吸附法由于简单、易操作、可重复等优点而被广泛应用。而吸附法的关键是选择合适的吸附剂。木薯渣是木薯生产完淀粉或酒精后的废弃物,富含淀粉和纤维素等有效成分,表面粗糙,内部疏松多孔,可通过化学改性,增加其对重金属离子的捕捉能力。将其与无机磁性离子复合制备磁性高分子微球不仅成本低、可再生,而且可在磁性下快速分离,而成为一种有前景的吸附剂。本研究主要以木薯渣为原料制备高分子磁性微球重金属离子吸附剂,研究内容包括三部分:(1)以木薯渣为原料,以甲基丙烯酸甲酯(MMA),丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体采用反相乳液法制备木薯渣磁性微球,用扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)对木薯渣和磁性微球进行表征分析,考察了不同单体用量对磁性微球吸附Pb2+和Zn2+性能的影响;(2)用乙二胺和二硫化碳依次对木薯渣进行化学改性,利用改性后的木薯渣为原料制备磁性微球,采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X-射线衍射仪(XRD)对产品结构形貌等进行表征分析,考察了接枝工艺参数和吸附条件对磁性微球吸附Pb2+和Zn2+性能的影响,并研究了其吸附过程动力学和等温线模型拟合;(3)在上述研究基础上加入致孔剂,制备多孔胺化木薯渣磁性微球(ACRPM),用SEM、透射电镜(TEM)、热重(TGA)、振动磁强计(VSM)等对磁性微球进行了表征和分析,考察吸附条件对ACRPM吸附Pb2+和Zn2+性能的影响,对吸附过程进行动力学和等温线模型拟合。主要研究结果如下:(1)丙烯酸的用量为3.75 mL,丙烯酰胺的用量为1.0 g,甲基丙烯酸甲酯的用量为别为3 mL时,制备出的磁性微球尺寸均一,表面光滑,形状规则,成球性好,对Pb2+和Zn2+吸附量分别达到181和127mg/g。(2)木薯渣被乙二胺和二硫化碳成功改性;胺化反应温度为80℃、时间为360 min、乙二胺用量为120 mL时木薯渣胺化效果最好,二硫化碳用量为10 mL时为木薯渣黄化反应的最佳量;改性后的木薯渣制备的胺化木薯渣磁性微球(ACRM)和黄原酸酯木薯渣磁性微球(SCRM)的分散性和球性度好,对Pb2+和Zn2+吸附效果有明显提高,SCRM对Pb2+和Zn2+吸附效果最好,在35℃、pH=5.5、吸附30min后吸附量分别为301和222mg/g,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学模型。(3)多孔胺化木薯渣磁性微球(ACRPM)将磁性纳米颗粒包裹其中,具有超顺磁性。制备过程中加入致孔剂后,微球的粒径从18.5Mm减小到150 nm,微球粒径减小,比表面积增大,为吸附提供了更多的吸附面积,对Pb2+和Zn2+的吸附量分别提高到390和307 mg/g。吸附过程动力学和等温吸附模型拟合表明颗粒内扩散并不是Pb2+和Zn2+在磁性微球上吸附的唯一控制因素。吸附-脱附结果表明,该吸附剂在连续第六次回用后表现出良好的稳定性对Pb2+和Zn2+的去除率仍有48%和50%。
【学位授予单位】:广西大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O647.3;X703

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