明胶微球的制备及其对阴离子染料的吸附性能研究

【摘要】：本文利用明胶为原材料，戊二醛为交联剂，采用乳化-冷凝交联法制备出了一种新型的微球吸附剂，以微球粒径为参考指标，通过单因素实验对明胶微球的制备条件进行了优化，采用傅立叶红外光谱仪（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、激光粒度仪、原子力显微镜（AFM）、X-射线衍射仪（XRD）、热重分析仪（TG）和Zeta电位测定仪等对明胶微球的结构和形貌等性能进行表征；选取酸性红B、活性艳红X-B和直接湖蓝6B三种阴离子染料，采用静态吸附实验，研究明胶微球对其的吸附性能，并优化出最佳应用条件；最后通过解析-二次吸附实验，研究了明胶微球的再生能力。 明胶微球制备的单因素实验结果表明：制备明胶微球的最优条件分别为搅拌速度950~1150r/min，明胶用量10%，水油相体积比即V（明胶溶液）： V（液体石蜡）控制在1:7~1:8，乳化剂Span-80的用量为2%。采用FT-IR、SEM、激光粒度仪、AFM对明胶微球的结构和形貌进行了表征，结果表明，戊二醛与明胶的交联是成功的，产物形貌为平均粒径17.46μm的球形，且分布均匀，无粘连现象，实验按预期路线得到了预期产物；采用XRD对明胶微球的结晶状态进行了表征，结果表明，戊二醛的交联对明胶的结晶状态没有影响；采用TG分析仪研究了明胶微球的热稳定性，研究发现明胶微球的热分解形式单一，具有较好的热稳性，从分解开始到结束，其失重率为80%。另外，对比明胶与明胶微球的TG曲线，可以初步确定明胶与戊二醛的交联机理为Schiff Base机理，采用Zeta电位测定仪得出所制备的明胶微球的等电点为3.2，通过SEM对酸碱处理之后的明胶微球形貌进行观察，发现明胶微球具有很强的耐酸碱性能。 静态吸附实验结果表明：处理浓度为0.5g/L的酸性红B、活性艳红X-B和直接湖蓝6B三种阴离子染料模拟废水时，酸性红B和活性艳红X-B的最佳pH为3，直接湖蓝6B为5，最适温度为30℃，最佳处理时间为60min；在实验条件下处理三种阴离子染料模拟废水的初始浓度应以分别不大于0.5、0.3、0.2g/L为宜；利用明胶微球吸附处理酸性红B、活性艳红X-B和直接湖蓝6B染料模拟废水的吸附量分别可达448mg/g、320mg/g和245.3mg/g，脱色率可达98%以上；吸附染料之后明胶微球形貌基本不受影响。解析-二次吸附实验结果表明，明胶微球在10g/L的NaOH溶液中的解析率要高于在蒸馏水中的，最适宜解析温度为30℃，80min达到解析平衡，在碱液中的一次解析率可达88%，且解吸后的明胶微球回收用于二次吸附，和第一次吸附的饱和吸附量相差不大，故明胶微球可以回收重复使用。明胶微球作为处理染料废水的吸附剂，其比表面积大，吸附容量高；易生物降解，环境友好；可再生，可回收利用，节约资源。

【关键词】：明胶微球 染料废水 阴离子染料 吸附 解析
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
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