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微波法合成改性壳聚糖及其在水处理中的应用

安向艳  
【摘要】:本论文采用微波辐射技术,以香草醛、壳聚糖为原料通过单因素和正交实验优化,制备出香草醛改性壳聚糖(Chitosan modified by vanillin缩写为V-CTS)及香草醛改性壳聚糖膜(缩写为V-CTS膜)吸附剂。以重金属离子模拟废水为处理对象,吸附量为主要评价指标。从吸附剂制备的最佳工艺、吸附实验条件、吸附剂再生、热力学和动力学数据拟合、柱吸附、多元离子分离等多个方面,研究了香草醛和壳聚糖的改性产品对重金属离子的吸附特性。 研究结果表明,1)通过单因素和正交实验确定了V-CTS和V-CTS膜的最佳制备条件,吸附剂的结构用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X-射线分析(XRD)进行了表征和比表面的测定,表明V-CTS和V-CTS膜产品具有发达的微孔结构、较大的比表面积,低的结晶度,在酸性溶液中的稳定性较好。2)考察了在不同pH、投加量、吸附时间、初始浓度和温度条件下V-CTS对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和V-CTS膜对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的吸附特性。3)进一步考察了V-CTS对Cu(Ⅱ)的动态吸附,研究了不同的进液流速、床层高度对Cu(Ⅱ)穿透曲线的影响。4)同时考察了V-CTS和V-CTS膜在不同温度下的吸附热力学和吸附动力学,分别使用二个热力学和二个动力学模型分析拟合实验数据。其中,Freundlich热力学模型、Pseudo二级动力学模型相关性最高。5)通过灵活调节pH,V-CTS和V-CTS膜可将铜镍和铜镉二元离子选择性分离;也可将铜镉镍三元离子溶液选择性分离,吸附能力大小顺序为Cu(Ⅱ)Cd(Ⅱ)Ni(Ⅱ)。6)在相同的条件下,对V-CTS和V-CTS膜的吸附性能进行对比,可知V-CTS膜的吸附性能更优。由此可看出香草醛改性壳聚糖产品的研究为工业废水中重金属离子的处理提供了更有利的数据支持及思路创新。


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