自组装壳聚糖基复合材料的制备与染料吸附性能研究

【摘要】：人类社会的经济水平和工业生产正在不断地进步,随之亦然会产生一系列的环境污染问题,有机染料废水的处理便是其中一个重要环境问题。目前物理吸附法仍是一种重要的有机染料废水处理方法,在工业中应用较为广泛,用于物理吸附有机染料的合成材料也多种多样,其中壳聚糖具有天然无污染,易在环境中降解和优异的吸附性能等特性,因此一直是制备吸附材料的热门高分子。本文通过自组装的方法合成了两种壳聚糖基复合材料,并研究了两种复合材料对有机染料的吸附性能。利用植酸(PA)与羧甲基壳聚糖(CMCS)进行物理交联制备出一种壳聚糖基复合水凝胶,通过改变植酸的浓度来得到不同交联程度的水凝胶。研究了复合凝胶对甲基橙(MO)、刚果红(CR)、亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(Rh B)等四种染料的吸附性能,通过改变吸附条件:温度、p H,记录复合凝胶吸附容量的变化,从而探索实验的最佳吸附条件。实验结果表明该复合凝胶对甲基橙和刚果红两种染料具有相对良好的吸附效果。为了进一步研究壳聚糖衍生物与壳聚糖基复合材料之间吸附性能的差异,采用多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)、碳纳米管(CNTs)和壳聚糖(CS)制备出POSSCNTs-CS复合材料。在吸附实验中分别研究了两种材料对甲基橙、刚果红两种染料的吸附作用,从实验结果中发现与单一的壳聚糖相比POSS-CNTs-CS复合材料对甲基橙和刚果红表现出更加优异的吸附效果,这是由于碳纳米管的接枝使壳聚糖复合材料的分散性变好,暴露出的有效基团更多。比较CMCS-PA复合凝胶与POSS-CNTs-CS复合材料对MO和CR两种染料的吸附数据发现POSS-CNTs-CS复合材料的吸附性能明显优于CMCS-PA复合凝胶,这表明壳聚糖中的氨基被取代后,使其吸附性能降低。