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磁性壳聚糖复合微球的制备及其对布洛芬的吸附研究

高琦  
【摘要】:磁性壳聚糖微球具有生物相容、可再生、价格低廉和磁响应等优点,作为吸附剂在污水处理方面有广泛的应用前景。本论文在不同实验条件下制备了磁性壳聚糖微球,对其结构和性能进行了表征,研究了其对吸附布洛芬能力;同时研究了磁性壳聚糖微球对斑马鱼胚胎发育的毒性作用;为了提高吸附布洛芬的能力,进一步采用聚乙烯亚胺(PEI)制备磁性壳聚糖复合微球,研究了PEI用量对微球结构和吸附布洛芬能力的影响。主要内容如下:(1)用共沉淀法制备磁性纳米Fe_3O_4粒子,然后在乳化体系中,以戊二醛为交联剂制备磁性壳聚糖微球(Fe_3O_4@CS),外加磁场使其从溶液中快速分离,通过调整实验条件可以对Fe_3O_4@CS粒径及其分布进行调控,对微球吸附布洛芬的过程进行了吸附动力学和吸附热力学研究,经Langmuir方程拟合后,对布洛芬的最大吸附量为61.54mg/g。(2)通过分级沉淀获得尺寸在2.8~7.4μm的Fe_3O_4@CS,制备浓度在62.5~500mg/L范围内的Fe_3O_4@CS暴露溶液,对斑马鱼胚胎进行毒性实验。在实验组和阴性对照组中,斑马鱼卵孵化率和死亡率相近,无畸形情况。说明Fe3O4@CS在本实验得到的粒径范围和浓度范围时,对斑马鱼胚胎发育无明显影响,没有发育毒性。(3)采用PEI制备磁性壳聚糖复合微球(Fe_3O_4@CS/PEI),研究发现随着PEI用量增加,微球粒径呈现减小趋势,对布洛芬的吸附能力增加,当m(CS):m(PEI)=1:1时,经Langmuir吸附方程拟合后微球对布洛芬的最大吸附量为138.63mg/g,与未添加PEI的微球相比提高了一倍多。微球对布洛芬的吸附符合Langmuir吸附等温模型和二级动力学吸附模型。对微球进行了5次吸附脱附实验,依旧具有良好的吸附能力,具有良好的重复使用性。


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