改性壳聚糖及其对水体重金属Cu、Cd的吸附研究

发布时间：2017-05-22 21:25

  本文关键词：改性壳聚糖及其对水体重金属Cu、Cd的吸附研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着我国工业的发展,各种重金属污水都排入水体中,造成水体的重金属污染情况日渐严重。重金属在水体中不易被降解,毒性大,进入生物体内易富集,且会对生物体造成各种器官的损伤和病变。因此,如何高效的治理重金属废水成为水处理研究的热点。吸附法是一种操作简单、成本低、效果好的水体重金属的处理方法。壳聚糖含有丰富的羟基和氨基而对重金属物质具有较强的吸附去除效果,但是由于其只溶解于弱酸性的环境中,机械强度、化学稳定性也较弱,很大程度的限制了其应用。壳聚糖和铁螯合能增强壳聚糖的机械强度,巯基改性壳聚糖能增强其对阳离子型的重金属的吸附,和磁性Fe304结合形成核壳结构能使反应后壳聚糖迅速的从溶液中分离出来。因此,本文将壳聚糖和磁性Fe304结合制备核壳材料,并将巯基改性、煅烧改性等改性方法结合使用,制备得到的吸附材料用于去除水体中的重金属。 本文利用了磁性Fe304具有很强的磁性和化学稳定性,通过水油乳化法将壳聚糖包裹在磁性Fe3O4的外层,合成出Fe304@壳聚糖的核壳结构,用质量分数为14%的NaOH和CS2对Fe304@壳聚糖进行改性,改性后用于吸附镉离子。主要实验结果如下：1)通过对吸附动力学和热力学的研究,Fe3O4@壳聚糖对Cd2+的吸附很好的符合了准二级动力学方程和Langmuir等温方程,且通过Langmuir等温方程的拟合计算,得到Fe304@壳聚糖对Cd2+的饱和吸附容量达到197.8mg/g。2)在pH值为6时,吸附容量达到最大值,为95mg/g。3)水体中常见的离子的存在不会对吸附造成影响。 本文将壳聚糖和三价铁螯合,加强其化学稳定性；巯基改性壳聚糖,增强其对阳离子型的重金属的吸附；管式炉煅烧壳聚糖,提高其机械强度。并将三种改性方法组合使用,综合得到三种不同的改性吸附剂,用于对铜离子的去除。实验结果如下：1)三种吸附剂对Cu2+的吸附均很好的符合了准二级动力学方程和Langmuir等温方程,通过等温方程的拟合计算,得到改性后的壳聚糖对Cu2+的最大吸附容量分别为412、293、267mg/g,均具有很强的吸附容量。2)在pH值为6时,吸附去除率达到最大值；且随着pH值的降低,吸附去除率逐渐减弱。3)通过三种吸附剂的改性条件和吸附容量的对比,可以得出：壳聚糖和铁螯合、巯基改性、管式炉煅烧三种改性方法结合一起使用,能大大的提高壳聚糖对重金属的吸附去除容量。
【关键词】：壳聚糖 核壳材料 改性 吸附 重金属
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ317;X703
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第一章 绪论12-25
• 1.1 镉、铜的水体污染及危害12-13
• 1.2 水体中重金属处理技术13-17
• 1.2.1 化学沉淀法13-14
• 1.2.2 离子交换法14
• 1.2.3 膜分离法14-15
• 1.2.4 生物法15-16
• 1.2.5 氧化还原法16
• 1.2.6 吸附法16-17
• 1.3 壳聚糖改性和应用17-23
• 1.3.1 壳聚糖传统改性18-21
• 1.3.2 壳聚糖的复合改性21-23
• 1.4 本文研究的内容和目的23-25
• 1.4.1 研究目的23
• 1.4.2 研究内容23-25
• 第二章 壳聚糖包裹磁性Fe_3O_4核壳结构去除水中镉离子25-44
• 2.1 实验仪器和试剂25
• 2.2 实验方法25-29
• 2.2.1 Fe_3O_4@壳聚糖核壳结构的制备25-26
• 2.2.2 分析测试26-27
• 2.2.3 吸附实验27
• 2.2.4 吸附动力学实验27-28
• 2.2.5 吸附等温线28-29
• 2.3 实验结果与讨论29-43
• 2.3.1 Fe_3O_4@壳聚糖的表征29-32
• 2.3.2 Cd~(2+)的初始浓度对吸附的影响32-33
• 2.3.3 Fe_3O_4@壳聚糖对Cd~(2+)的吸附动力学研究33-34
• 2.3.4 Fe_3O_4@壳聚糖对Cd~(2+)的吸附热力学研究34-38
• 2.3.5 pH对吸附的影响38-40
• 2.3.6 共存离子对吸附的影响40-42
• 2.3.7 吸附剂的循环再生42-43
• 2.4 本章小结43-44
• 第三章 碳化改性壳聚糖对铜离子的吸附研究44-64
• 3.1 实验仪器和试剂44
• 3.2 实验方法44-45
• 3.2.1 改性壳聚糖的制备44-45
• 3.2.2 分析测试45
• 3.2.3 吸附铜离子实验45
• 3.3 实验结果与讨论45-63
• 3.3.1 Cu~(2+)的初始浓度对吸附的影响45-47
• 3.3.2 吸附动力学研究47-49
• 3.3.3 吸附热力学研究49-53
• 3.3.4 pH值的影响53-55
• 3.3.5 改性壳聚糖表征55-63
• 3.4 本章小结63-64
• 第四章 结论与展望64-66
• 4.1 结论和意义64-65
• 4.2 展望65-66
• 参考文献66-75
• 作者简历75

【参考文献】

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本文编号：386952