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改性壳聚糖及其对重金属废水吸附性能的研究

刘猛  
【摘要】:随着经济的快速发展,染料、医药、冶炼、电解电镀等企业会排放出大量的含重金属离子的废水,这些重金属离子不易被分解,能通过多种途径对人类的生存环境造成严重的威胁。对废水中重金属离子的处理已经引起了国内外研究工作者的关注。常见处理废水中的重金属离子的方法有化学沉淀法、吸附法、氧化还原法、离子交换法等等。其中吸附法由于具有高效、生产成本低、不易造成二次污染等优点被广泛应用于处理废水中的重金属离子。壳聚糖是一种天然的带正电荷的高分子化合物,它的分子结构中存在大量的游离的氨基和羟基,可以与废水中的Hg2+、Ni2+、Pb2+、Cd2+、Cu2+等重金属离子发生螯合吸附反应,生成稳定的化合物。壳聚糖具有酸溶性的缺点,导致它在处理重金属废水的范围受限,在利用壳聚糖对重金离子进行吸附时往往会对壳聚糖分子进行交联反应,以增加其耐酸性。然而交联后的壳聚糖分子会降低其吸附性能,所以接枝一些官能团以保正它有较高的吸附性能。本文通过利用环氧氯丙烷壳聚糖进行交联、用硫脲进行接枝以提高壳聚糖的耐酸溶性的高的吸附性能,并用此改性后的壳聚糖对铜离子进行了静态吸附,实验结果表明:在一定条件下,改性壳聚糖对水溶液中铜离子的吸附量随着温度的升高而增大,随着PH值的增大而增大;随着吸附剂的投加量的增加,单位质量吸附剂对Cu2+的平衡吸附量均下降。本文利用上述改性壳聚糖对铜离子吸附热力学动力学分析的进行了新工作。实验结果表明:在吸附热力学方面,吸附反应过程符合Langmuir等温吸附过程、Freundlich等温吸附过程,通过实验数据拟合出了各吸附的等温吸附方程及饱和吸附量:在298K、308K、318K的饱和吸附量分别为24.21mg/g、25.13mg/g、27.50mg/g;在动力学方面,吸附反应数据符合Langergren一级吸附速率方程式、二级吸附速率方程式与Weber-Morris方程。用壳聚糖吸附处理含重金属离子Zn2+、Cu2+、Ni2+的水溶液研究发现,在不调节PH值的条件下,壳聚糖对Cu2+的去除率可达到100%,并且对Cu2+的吸附明显优于其他两种重金属离子,吸附优先性顺序为:Cu2+Zn2+Ni2+。


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