改性壳聚糖微球的制备及其对印染废水中甲基橙吸附性能研究

发布时间：2017-10-17 17:08

  本文关键词：改性壳聚糖微球的制备及其对印染废水中甲基橙吸附性能研究

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【摘要】：印染废水具有有机物含量高、水质复杂、高毒性和高色度等特点,若不经处理直接排放会对环境造成严重的污染。作为一种天然的高分子絮凝剂,壳聚糖不仅对染料分子有较强的吸附能力,还拥有良好的生物相容性,可降解性及抗菌性。但是,壳聚糖在处理废水后,难以与水溶液进行分离,并且易溶于酸性溶液中,限制了其应用范围。为了提高其分离效率和耐酸性,本文制备出了季铵盐和超支化聚酰胺改性壳聚糖微球,系统的研究了这两种微球对模拟染料废水中甲基橙的吸附性能和吸附动力学,具体工作如下:(1)先用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵对壳聚糖进行季铵化改性,制备得到季铵盐改性壳聚糖(HTCC),然后采用乳化交联法成功将季铵盐改性壳聚糖(HTCC)制备成季铵盐改性壳聚糖微球(Q-HTCC)。扫描电镜(SEM)显示制得的微球表面光滑,球形较好;粒径分析结果表明Q-HTCC粒径为5-48 um。(2)将壳聚糖、HTCC和Q-HTCC用于处理含有甲基橙的模拟印染废水。系统考察了废水的pH值、吸附时间、微球用量、甲基橙初始浓度、温度和转速等因素对吸附性能的影响。结果表明:pH值在2.92-10.55之间,Q-HTCC对甲基橙的吸附去除率均在93%以上;对甲基橙的去除率的次序为:Q-HTCC(99.57%)HTCC(93.04%)壳聚糖粉末(23.17%);吸附动力学研究表明,壳聚糖季铵盐微球对甲基橙的等温吸附曲线符合Freundlich方程,属于多层吸附。(3)以均苯三甲酸和乙二胺为原料合成了超支化聚酰胺(HBPE),并通过FT-IR、1H NMR和13C NMR对其结构进行了表征。热重分析(TG)表明HBPE具有较好的热稳定性;GPC表明,在最佳条件下制得的HBPE的重均分子量及多分散指数分别为4.3×104和1.59。(4)用HBPE对壳聚糖接技改性制得HBPE-CS。FT-IR和1H NMR证明HBPE成功的接枝到壳聚糖。GPC结果表明,HBPE-CS的分子量及多分散指数分别是5.1×104和9.33。进一步将合成的HBPE-CS通过乳化交联法成微球得到Q-HBPE-CS。在吸附试验中,甲基橙的吸附去除率的次序为:Q-HBPE-CS(99.78%)HBPE-CS(72.57%)壳聚糖粉末(23.17%),结果表明Q-HBPE-CS对甲基橙的吸附效果明显优于相同条件下CS和HBPE-CS对甲基橙的吸附。
【关键词】：壳聚糖微球 季铵盐 超支化聚酰胺 甲基橙 吸附
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X791;O647.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-26
• 1.1 引言11-12
• 1.2 印染废水的处理方法12-16
• 1.2.1 生物处理法12-13
• 1.2.2 化学处理法13-14
• 1.2.3 物理处理法14-16
• 1.3 絮凝剂在印染废水中应用现状及研究进展16-17
• 1.3.1 无机絮凝剂16
• 1.3.2 微生物絮凝剂16
• 1.3.3 有机高分子絮凝剂16-17
• 1.4 壳聚糖及其衍生物在印染废水处理中的应用17-24
• 1.4.1 壳聚糖的结构与来源18-19
• 1.4.2 壳聚糖的改性方法19-21
• 1.4.3 壳聚糖在印染废水处理中的应用21
• 1.4.4 壳聚糖复合物在印染废水处理中的应用21-22
• 1.4.5 季铵盐改性壳聚糖在印染废水处理中的应用22-23
• 1.4.6 交联壳聚糖在印染废水处理中的应用23
• 1.4.7 壳聚糖微球在印染废水处理中的应用23-24
• 1.5 本课题的选题目的、主要研究内容24-25
• 1.6 本课题的创新之处25-26
• 第二章 季铵盐改性壳聚糖微球的制备及表征26-43
• 2.1 引言26
• 2.2 实验部分26-30
• 2.2.1 实验原料26-27
• 2.2.2 实验仪器27
• 2.2.3 季铵盐改性壳聚糖的合成27-28
• 2.2.4 HTCC取代度的测定28
• 2.2.5 季铵盐改性壳聚糖微球的制备28-29
• 2.2.6 测试与表征29-30
• 2.3 结果与讨论30-42
• 2.3.1 季铵盐改性壳聚糖和季铵盐改性壳聚糖微球的结构表征30-31
• 2.3.2 季铵盐改性壳聚糖微球制备工艺探讨31-38
• 2.3.3 季铵盐改性壳聚糖微球的粒径分析38-39
• 2.3.4 季铵盐改性壳聚糖微球的热稳定性分析39-40
• 2.3.5 季铵盐改性壳聚糖微球的X射线衍射分析40
• 2.3.6 季铵盐改性壳聚糖微球比表面积的测定40-42
• 2.4 本章小结42-43
• 第三章 季铵盐改性壳聚糖微球对甲基橙的吸附性能研究43-59
• 3.1 引言43
• 3.2 实验部分43-45
• 3.2.1 实验原料43
• 3.2.2 实验仪器43-44
• 3.2.3 测试与表征44-45
• 3.3 结果与讨论45-58
• 3.3.1 甲基橙溶液的最大吸收波长45
• 3.3.2 甲基橙溶液的标准曲线45-46
• 3.3.3 壳聚糖和季铵盐改性壳聚糖及其微球的吸附性能对比研究46-48
• 3.3.4 不同条件对季铵盐改性壳聚糖微球吸附性能的影响48-53
• 3.3.5 季铵盐改性壳聚糖微球对甲基橙的吸附动力学研究53-56
• 3.3.6 季铵盐改性壳聚糖微球对甲基橙的吸附模型56-58
• 3.4 本章小结58-59
• 第四章 超支化聚酰胺及其改性壳聚糖的制备与性能59-84
• 4.1 引言59
• 4.2 实验部分59-65
• 4.2.1 实验原料59-60
• 4.2.2 实验仪器60
• 4.2.3 BTC的合成60-61
• 4.2.4 HBPE的合成61-63
• 4.2.5 HBPE-CS的制备63-64
• 4.2.6 Q-HBPE-CS的制备64
• 4.2.7 超支化聚酰胺改性壳聚糖微球对甲基橙的吸附性能研究64
• 4.2.8 测试与表征64-65
• 4.3 结果与讨论65-83
• 4.3.1 BTC的结构表征65-66
• 4.3.2 HBPE的结构表征66-69
• 4.3.3 超支化聚酰胺凝胶现象的实验条件探讨69-70
• 4.3.4 超支化聚酰胺聚合反应工艺70-75
• 4.3.5 超支化聚酰胺的热稳定性75
• 4.3.6 超支化聚酰胺改性壳聚糖的结构表征75-78
• 4.3.7 超支化聚酰胺改性壳聚糖微球的SEM分析78-79
• 4.3.8 超支化聚酰胺改性壳聚糖及其微球的热稳定性79-80
• 4.3.9 超支化聚酰胺改性壳聚糖微球比表面积的测定80
• 4.3.10 超支化聚酰胺改性壳聚糖微球的吸附性能研究80-83
• 4.4 本章小结83-84
• 结论84-85
• 参考文献85-93
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果93-94
• 致谢94-95
• 附件95

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