磁性壳聚糖基复合微粒的制备及对两种阴离子染料的吸附性能研究

发布时间：2018-10-24 13:20

【摘要】：从印染、纺织、印刷、皮革,造纸等工业排放的染料废水是工业废水的主要来源,这些染料往往具有致癌、致畸、致突变等特点,排放到环境中,会对水体生态系统和人类健康产生严重威胁。吸附法是处理这类染料废水的一种简便、快捷的方法。活性炭吸附剂作为一种高效吸附剂在工业上具有广泛用途,但是其价格昂贵、再生困难限制了其大规模使用。壳聚糖是天然甲壳素脱乙酰化的产物,资源丰富、价格便宜、安全无毒,对多种物质具有良好的螯合吸附效果,将其制成磁性复合材料,能够从水中快速分离,应用前景广阔。本文以壳聚糖为原料,通过化学共沉淀一步法制备了磁性Fe304/壳聚糖复合微粒(MCS),利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)和振动样品磁场计(VSM)等对磁性样品的表面形貌、官能团组成、晶型结构、磁性能进行表征。结果表明制备的MCS微粒具有类蜂窝状多孔结构,制备过程中并未改变磁源物质Fe304的晶型结构,微粒表面的壳聚糖通过戊二醛成功的交联在一起,磁性颗粒具有超顺磁性,饱和磁场强度为33.3 emu/g。研究了MCS对两种阴离子染料刚果红(CR)和活性翠蓝(RTB G-133)的吸附性能,考察了pH值、吸附剂用量、染料初始浓度、接触时间、温度和离子强度对吸附性能的影响。吸附动力学数据表明,准二级动力学模型能更好的描述两种染料在MCS上的吸附行为,MCS对CR的吸附符合Langmuir吸附等温线模型,对RTB G-133的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温线模型,303 K下,MCS对CR和RTB G-133的最大吸附容量分别为181.82mg/g和270.27 mg/g。通过范德霍夫方程计算了吸附热力学参数吉布斯自由能(AG0)、标准焓(△H0)和标准熵(△S0)的变化,△H0和△S0为正值,AG0为负值,表明CR和RTB G-133在MCS上的吸附是自发的吸热过程,升高温度有利于反应的进行。为了增加活性氨基的含量,以MCS为核,通过发散法在其表面接枝聚酰胺-胺(PAMAM)树枝状分子,制备了PAMAM改性的磁性壳聚糖复合微粒(MCS/PAMAM)。SEM、FT-IR、XRD、VSM等分析结果表明制备的MCS/PAMAM微粒仍然保持着MCS的类蜂窝状多孔结构,PAMAM成功接枝在MCS表面,接枝过程中并未改变磁核粒子的晶型结构,磁源物质仍为Fe304,磁性颗粒具有超顺磁性,饱和磁场强度为36.23 emu/g。以CR和RTB G-133染料为模型,研究了溶液pH值、吸附剂用量、染料初始浓度、接触时间、温度和离子强度对MCS/PAMAM吸附性能的影响。吸附动力学符合准二级动力学模型,与Freundlich模型拟合结果相比,Langmuir等温吸附模型能更好的描述吸附剂的平衡吸附行为,吸附属于单分子层化学吸附,303 K下,MCS/PAMAM对CR和RTB G-133的饱和最大吸附容量分别为500.00 mg/g和555.56mg/g,改性后吸附容量明显提高,吸附反应是一个自发的吸热反应,温度升高有利于染料的吸附。MCS和MCS/PAMAM微粒具有可再生性,可以重复利用,在外加磁场下能迅速分离,而且吸附效果良好,作为一种新型吸附剂,具有广阔的应用潜能。
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【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;TQ424

【参考文献】