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α-酮戊二酸改性壳聚糖的制备及其对U(Ⅵ)的吸附机理研究

邹晓亮  
【摘要】:本文以壳聚糖为原料,α-酮戊二酸为改性剂,NaBH4为还原剂,采用接枝共聚的方法制备α-酮戊二酸改性壳聚糖;利用XRD、IR等现代分析测试技术对α-酮戊二酸改性壳聚糖的结构特征进行表征。以模拟含铀废水为处理对象,研究这种新型吸附材料对U(Ⅵ)的吸附性能和吸附机理,取得的研究结果和结论如下: (1)探索壳聚糖与α-酮戊二酸之间发生Schiff碱反应的影响因素,确定制备α-酮戊二酸改性壳聚糖的最佳工艺条件,即pH5.0、m(α-酮戊二酸):m(壳聚糖)=1.6:1.0、反应时间4h。 (2)利用现代分析测试技术对α-酮戊二酸改性壳聚糖进行表征,XRD图谱分析表明,壳聚糖经α-酮戊二酸和NaBH4改性后,分子间的有序晶体结构遭到了破坏;红外光谱分析表明,在壳聚糖活性-NH2上发生Schiff碱反应的同时引入了-COOH。 (3)研究α-酮戊二酸改性壳聚糖对U(Ⅵ)的吸附性能,考察初始pH、吸附剂投加量、反应时间、反应温度和共存离子等因素对α-酮戊二酸改性壳聚糖吸附U(Ⅵ)效果的影响。实验结果表明:在吸附剂投加量0.10g、反应温度25℃、溶液初始pH4.0时,铀的吸附去除率在99.5%以上,明显高于未改性壳聚糖。 (4)α-酮戊二酸改性壳聚糖对铀的吸附热力学符合Freundlich和Langmuir吸附等温模型,吸附动力学可用准一级和准二级动力学方程描述,准二级动力学方程拟合更好。 (5)SEM分析表明α-酮戊二酸改性壳聚糖表面呈现凹凸不平的多孔结构,吸附后可明显看到吸附剂表面被占据;吸附前后的红外光谱特征吸收峰没有明显变化,只有-COOH中的-OH吸收峰和羰基吸收峰发生了微小偏移,说明壳聚糖在改性过程中引入的-COOH是UO22+的主要结合位点。


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