CTS-GSH的制备及混凝除铬（Ⅵ）效果研究

发布时间：2017-04-11 08:03

  本文关键词：CTS-GSH的制备及混凝除铬（Ⅵ）效果研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：伴随我国冶金、电镀、皮革加工、纺织等行业的迅速发展,大量含铬废水排入水体。水体Cr~(6+)污染治理成为水环境工作者面临的重大挑战。壳聚糖(CTS)是天然的阳离子高分子聚合物,由于其具有无毒、可降解以及优异的螯合能力,壳聚糖及其改性物常作为混凝剂用于水处理研究。而由配位化学理论与软硬酸碱理论可知,含S有机物与重金属离子具有优良络合能力,因而理论上含硫混凝剂对重金属具有较好的去除效果。还原型谷胱甘肽(GSH)作为一种含S有机物,含有羧基、氨基、巯基和酰胺基等多种配位基团,是合成能够有效去除重金属混凝剂的理想反应单体。本研究以CTS、GSH为反应单体,N-羟基丁二酰亚胺(NHS)为保护剂,1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDAC)为交联剂,通过酰胺化反应制备出新型巯基化壳聚糖高分子混凝剂CTS-GSH。考察了单体质量比、反应时间、交联剂用量、保护剂用量以及体系pH值对混凝剂CTS-GSH性能的影响,得到了最优合成条件为:当壳聚糖与还原型谷胱甘肽质量比为1:1,反应时间为5h,保护剂用量为0.40g,交联剂用量为0.25g,反应体系pH值为3.5时,将其用于强化混凝对含Cr~(6+)模拟废水处理实验,取得较好实验结果,Cr~(6+)去除率达到90.5%。对优化合成的CTS-GSH产物进行结构表征,此外对近红外测定CTS-GSH巯基含量进行研究。通过傅里叶红外光谱分析,证明了CTS与GSH成功发生聚合反应,将强配位基团巯基引入到CTS分子链上。通过扫描电镜分析,表明产物表面具有一定空间网状结构,表面粗糙具有孔洞,对污染物具有较好吸附效果。通过差热-热重分析,表明产物CTS-GSH在常温状态下具有较强的稳定性。采用紫外分光光度法对CTS-GSH中巯基含量进行测定,并进行近红外光谱扫描。采用特征峰吸收值作为模型自变量、巯基含量作为因变量,通过偏最小二乘法的数学转换方法建立近红外反射光谱定标模型。通过定标模型预测CTS-GSH巯基含量,并将预测值与紫外分光光度法测定值进行比较。试验选取56份实验室自制CTS-GSH为样品,结果显示,外部验证的模拟值与实测值相关系数(R2)都大于0.90,表明预测分布趋势良好,预测值与实测值的t检验,表明预测值与实测值差异不显著。试验结果表明,采用近红外光谱数据建立的定标模型预测CTS-GSH巯基含量具有较高可行性。以Cr~(6+)模拟水样为研究对象,模拟不同水力条件、水质特征下的含Cr~(6+)水样去除效果,通过混凝搅拌实验,考察了Cr~(6+)初始浓度、CTS-GSH投加量、慢搅时间、静置时间、pH值、浊度、有机配位剂、无机配位离子等对Cr~(6+)去除效果的影响。结果表明:Cr~(6+)初始浓度、CTS-GSH投加量、慢搅时间、静置时间、pH值存在一个较优值,可以控制反应条件,达到提高Cr~(6+)去除率的目的;一定条件下,浊度起促进作用;EDAT、水杨酸钠、酒石酸、柠檬酸、腐殖酸对Cr~(6+)去除效果表现出促进或抑制作用,这与其性质和浓度有关,且促进或抑制的程度不同,抑制作用可通过增大CTS-GSH投加量来减小或消除;Ca~(2+)、Mg~(2+)对Cr~(6+)的去除效果起抑制作用,Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度越高抑制作用越强,其抑制强度为:Ca~(2+)Mg~(2+),通过增加CTS-GSH投加量,可以减小或消除这种抑制作用;SO_4~(2-)、CO_3~(2-)对Cr~(6+)去除效果的抑制作用更为显著,SO_4~(2-)、CO_3~(2-)浓度越高抑制作用越强,其抑制强度为:SO_4~(2-)CO_3~(2-)。
【关键词】：壳聚糖 谷胱甘肽 CTS-GSH 六价铬 混凝
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 绪论13-29
• 1.1 课题研究的背景13-16
• 1.1.1 国内水环境污染现状13
• 1.1.2 国内水体铬环境污染现状13-14
• 1.1.3 国内水环境中铬现行标准14-16
• 1.2 含Cr~(6+)废水处理技术研究现状及发展趋势16-24
• 1.2.1 含Cr~(6+)废水处理技术现状16-24
• 1.2.2 含Cr~(6+)废水治理的发展趋势24
• 1.3 混凝剂的研究现状及发展趋势24-26
• 1.4 课题研究的意义及理论依据26-27
• 1.4.1 课题研究的意义26
• 1.4.2 课题研究的理论依据26-27
• 1.5 课题研究内容及路线27-29
• 1.5.1 课题研究目的及内容27-28
• 1.5.2 课题研究路线28-29
• 第二章 混凝剂CTS-GSH的制备29-37
• 2.1 引言29
• 2.2 实验试剂与仪器29-30
• 2.3 实验方法30-32
• 2.3.1 新型混凝剂CTS-GSH的制备30
• 2.3.2 水样及试剂的配制30-31
• 2.3.3 分析方法31
• 2.3.4 混凝实验31-32
• 2.4 实验结果与讨论32-35
• 2.4.1 CTS/GSH质量比对产物性能的影响32-33
• 2.4.2 反应时间对产物性能的影响33
• 2.4.3 交联剂EDAC对产物性能的影响33-34
• 2.4.4 保护剂NHS对产物性能的影响34-35
• 2.4.5 反应体系pH值对产物性能的影响35
• 2.5 本章小结35-37
• 第三章 CTS-GSH的结构表征37-49
• 3.1 引言37
• 3.2 实验试剂与仪器37-38
• 3.3 实验方法38-40
• 3.3.1 傅里叶红外光谱表征38
• 3.3.2 电镜扫描表征38
• 3.3.3 差热 -热重表征38-39
• 3.3.4 近红外光谱法测定巯基含量39-40
• 3.4 实验结果与讨论40-46
• 3.4.1 傅里叶红外光谱分析40-41
• 3.4.2 电镜扫描分析41-42
• 3.4.3 差热热重分析42-43
• 3.4.4 近红外光谱法测定巯基含量分析43-46
• 3.5 本章小结46-49
• 第四章 CTS-GSH的混凝除铬效果49-63
• 4.1 引言49
• 4.2 实验试剂及仪器49-50
• 4.3 实验方法50-51
• 4.3.1 水样的配制50
• 4.3.2 分析方法50
• 4.3.3 混凝实验50-51
• 4.4 实验结果与讨论51-62
• 4.4.1 Cr~(6+)初始浓度对去除效果的影响51-52
• 4.4.2 CTS-GSH投加量对去除效果的影响52-53
• 4.4.3 慢搅时间对去除效果的影响53-54
• 4.4.4 静置时间对去除效果的影响54-55
• 4.4.5 pH值对去除效果的影响55-56
• 4.4.6 浊度对去除效果的影响56-57
• 4.4.7 有机配位剂去除效果的影响57-58
• 4.4.8 腐殖酸对去除效果的影响58-60
• 4.4.9 Mg~(2+)、Ca~(2+)对去除效果的影响60-61
• 4.4.10 SO_4~(2-)、CO_3~(2-)对去除效果的影响61-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 结论与建议63-65
• 5.1 结论63
• 5.2 建议63-65
• 参考文献65-75
• 致谢75-77
• 附录77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 宋海燕;秦刚;;土壤有机质近红外预测FIR模型传递算法研究[J];光谱学与光谱分析;2015年12期

2 姚燕;王常s

本文编号：298640