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壳聚糖交联接枝改性及性能研究

唐星华  
【摘要】: 本论文对壳聚糖(CTS)交联或接枝化学改性进行比较系统的研究,包括用三乙烯四胺对壳聚糖进行交联、在壳聚糖分子中接枝上具有螯合作用的官能团、对壳聚糖进行接枝共聚等,研究了壳聚糖化学改性产物的吸附性能或阻垢性能。 以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为改性剂对壳聚糖进行阳离子改性,制得一种新型壳聚糖衍生物吸附剂(CAD)。用FTIR、SEM及XRD对产物结构进行了表征,通过正交实验优化了合成CAD的最佳反应条件。吸附研究表明:CAD对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)的吸附符合Langmuir方程;在Cu~(2+)-Zn~(2+)-Cd~(2+)三元体系中,能选择性吸附Cu~(2+)和Zn~(2+),在分离、萃取、富集、回收和纯化Cu~(2+)和Zn~(2+)方面具有潜在的应用前景。CAD处理模拟印染废水的试验结果表明:在弱酸性条件下CAD对直接耐兰GL染料有较好的吸附去除率,且去除率随CAD质量浓度的增加而增大。 合成了一种对重金属离子具有高吸附容量,并且易于回收利用的三乙烯四胺交联壳聚糖吸附剂CCTS,用FTIR、SEM、XRD及元素分析等对CCTS及其中间产物进行了表征。 通过用吸附模型分析其对各重金属离子吸附的动力学,发现CCTS对Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)、Ni~(2+)吸附与准二级吸附公式更为吻合。通过与Langmuir理论公式及Freundlich经验公式分析,发现与Langmuir理论公式更为吻合。 CCTS对各重金属离子的吸附热力学分析结果表明:CCTS对各重金属离子吸附熵变△adsS为正值,并且吸附自由能改变量△adsG均为负值,说明CCTS对各重金属离子的吸附是自发进行的,但其吸附焓变△adsH为正值,说明CCTS对重金属离子的吸附不仅仅是化学吸附的过程,还伴随着其他如物理吸附、吸附剂溶胀等吸热过程。 在由Cu~(2+),Cd~(2+)、Ni~(2+)俩俩组成的双组份及其三组份重金属离子溶液中,研究表明:CCTS对Cu~(2+),Cd~(2+),Ni~(2+)不具备选择吸附性能。通过对CCTS对各重金属离子的再生性能研究表明:CCTS具有较好的再生性能。 杯[6]芳烃改性壳聚糖的制备与吸附性能研究。与杯[4]芳烃相比,杯[6]芳烃空穴有更大的调节空间,选择性地吸附某些体积较大的金属离子能力应该更强。通过单取代对叔丁基杯[6]芳烃溴丙氧基衍生物与预处理的壳聚糖发生交联,合成了杯[6]芳烃-壳聚糖聚合物,研究了其对Mn~(2+) , Pb~(2+) , Cr~(3+)和Cu~(2+)等离子的吸附性能。 研究了改性壳聚糖的阻垢性能。通过静态阻垢法对阻垢率的测定,评定阻垢剂的阻垢性能。研究改性壳聚糖的阻垢性能,如马来酸酐、丙烯酸、丙烯酰胺等改性壳聚糖的阻垢性能,探讨其阻垢率与阻垢剂用量、Ca~(2+)浓度、溶液pH值之间的关系,从而筛选出性能优异的阻垢剂。


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