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《西南石油大学》 2017年
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磁性阳离子环糊精聚合物的制备及其吸附机理研究

张芳捷  
【摘要】:染料废水具有排量大、成分复杂、难处理等特点,给人类健康及生态环境带来严重的危害。当前阶段,国内外一些研究人员采用淀粉和壳聚糖等来处理染料废水,虽然取得了较好的处理效果,但是选择性差且不易分离却是十分严重的缺点。以此作为研究的出发点,本文通过酯化反应将丁二酸酐(SA)和环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)接枝在β-环糊精(β-CD)上,使其能够在弱酸条件下发生自聚反应,进而形成含有大量的活性基团(-OH和-COOH)的多空腔阳离子环糊精聚合物(GEP-CD);将GEP-CD包裹在磁性纳米四氧化三铁(MNPs)表面,并通过一系列的单因素实验优化制备出易分离、比表面积高的磁性阳离子环糊精聚合物(GEPCD-MNPs)。通过红外光谱(FT-IR)谱图、X射线衍射(XRD)谱图、磁滞回线(VSM)、全自动表面积和孔结构分析(BET)数据、扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)图以及热重分析(TGA)曲线对GEPCD-MNPs的化学结构、晶型、磁性、形貌与热稳定性进行了表征。并通过Zata电位、接触角测定分析了产物的等电位点和润湿性。在GEPCD-MNPs对刚果红(CR)和六价铬(Cr(Ⅵ))的吸附机理研究过程中,本文通过静态吸附试验,基于吸附剂加量、反应时间和温度、初始浓度、染液pH等因素探究了吸附剂与染料之间的吸附作用机理。通过准一级动力学模型(Pseudo-first-order model)和准二级动力学模型(Pseudo-second-order model)研究了染料在 GEPCD-MNPs 上的吸附动力学行为。通过Langmuir、Freundlich模型和Dubinin-Radushkevich模型探讨了染料在GEPCD-MNPs上的等温吸附行为,根据范特霍夫方程(Van't Hoff equation)对染料吸附的热力学性质做了进一步的研究。本文还对吸附剂的再生性能进行了研究,为吸附剂的推广使用奠定了良好的基础。研究结果表明:1)优化制备出磁性阳离子环糊精吸附剂GEPCD-MNPs,通过一系列表征手段发现此吸附剂为多空腔层状高分子(SEM),表现出较好的超顺磁性(VSM),并且具有大量的活性基团(FT-IR)和一定量的正电荷(Zata);2)GEPCD-MNPs对CR和Cr(Ⅵ)的最大吸附量分别为389.1mg/g和118mg/g;3)GEPCD-MNPs对CR、Cr(Ⅵ)以及两者的混合溶液的吸附实验数据均符合准二级动力学模型。CR和Cr(Ⅵ)在GEPCD-MNPs上的吸附能够很好的采用Freundlich等温吸附模型进行描述。热力学数据表明:GEPCD-MNPs对CR和Cr(Ⅵ)的吸附过程属于吸热过程且吸附过程属于熵驱动过程。而且两者在GEPCD-MNPs上的吸附反应均是自发进行的;4)合成吸附剂GEPCD-MNPs对CR的吸附更具有经济可行性。
【学位授予单位】:西南石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O636.12;O647.3

【参考文献】
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