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黄腐酸基β-环糊精醚的合成及对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附性能

霍萃萌  
【摘要】: 含重金属废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水。除去水中重金属离子的方法很多,例如有化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、膜过滤法等。但这些方法一般需要特殊试剂,操作起来并不十分方便。近年来,众多研究者在探索廉价高效的吸附剂,腐植酸(HA)就是其中的一种。腐植酸除具有酸性、亲水性、离子交换性外,还有较强的络合、螯合及吸附能力。然而单纯用腐植酸类物质作为废水中重金属离子处理剂效果不太理想。首先沉积速度慢,其次,形成的沉积物含水量太高不易与水分离,影响污水中重金属离子的处理效果。腐植酸通过化学改性,能克服某些缺点。黄腐酸(FA)是腐植酸中可溶水的部分,它分子量较低,功能团更聚集,因此具有较强的生理、药理活性。本研究用固载化的方法把β-环糊精通过醚键接枝到黄腐酸上,制备一种黄腐酸基β-环糊精醚多功能吸附剂(简称FA-β-CD)。该吸附剂同时利用黄腐酸本身的络合特性与β-环糊精空腔的吸附作用,可以对废水中的重金属离子进行吸附。研究工作主要包括以下几方面内容:黄腐酸的提取提纯;FA-β-CD的合成和FA-β-CD的吸附性能研究。 FA-β-CD的合成分为两步:首先用黄腐酸和环氧氯丙烷在碱性条件下反应生成黄腐酸基环氧树脂,并对其进行了红外表征,考察了各种因素对于反应的影响,确定了黄腐酸基环氧树脂的较佳合成条件:每克黄腐酸用环氧氯丙烷14g,用氢氧化钠(质量分数10%)10mL,反应温度75℃,反应时间3h。第二步用黄腐酸基环氧树脂与β-环糊精反应,生成黄腐酸基β-环糊精醚,即FA-β-CD.通过红外光谱法确定了产物的结构,并以β-环糊精的含量作为考核标准考察了各种因素对于反应的影响,确定了FA-β-CD的较佳合成条件:黄腐酸基环氧树脂与β-环糊精的质量比为1:3,每克黄腐酸基环氧树脂用30ml氢氧化钠(质量分数10%),反应温度为50℃,反应时间3h。 采用静态吸附的方法,测定了FA-β-CD对Cu2+、Cd2+离子的吸附作用,测得的饱和吸附量分别为52.36mg/g、63.32mg/g。并与腐植酸进行对比,发现FA-β-CD的吸附能力显著提高。考察了吸附时间及吸附剂投入量对吸附量的影响。


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