四氧化三铁@壳聚糖和聚合物改性膨润土吸附剂的制备及其在染料吸附中的应用

发布时间：2017-11-21 00:05

  本文关键词：四氧化三铁@壳聚糖和聚合物改性膨润土吸附剂的制备及其在染料吸附中的应用

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【摘要】：随着工业化的不断发展,工业废水造成的污染日益加剧。其中,染料废水因高色度和高毒性等特点对生态系统和人类健康带了严重威胁。染料废水的有效处理是解决污染的关键,目前常用的处理方法有化学处理法、生物处理法和物理化学处理法。其中,物理化学处理法中的吸附法最为快捷有效。因此,开发廉价高效的吸附剂成为近年来研究的热点。壳聚糖是一种天然高分子,由于分子结构中具有大量的氨基和羟基,这些基团可以与特定的官能团结合,因此壳聚糖可以作为吸附剂使用。将壳聚糖包覆在磁性颗粒表面可以制备磁性吸附剂,这种吸附剂因其易于分离的特点成为目前研究的热点。膨润土具有较高的比表面积、良好的阳离子交换能力和吸附性能,可以作为染料废水处理的吸附剂。通常需要对膨润土进行改性以提高其吸附性能,聚合物的长链结构使其重复结构单元上具有较多的吸附位点,因此聚合物改性膨润土使膨润土的吸附能力大大提高。原子转移自由基聚合技术制备的聚合物具有分子结构明确、分子量分布较窄的特点,并且反应过程易于控制,为聚合物改性膨润土的制备提供了一种高效快捷的方法。本论文主要内容如下:1.利用一步法制备四氧化三铁@壳聚糖(Fe3O4@CS)磁性吸附剂,利用FT-IR、XRD对其进行结构表征,利用TEM观察形貌,利用TGA测定有机组分含量并探究了其对酸性橙Ⅰ的吸附行为。结果表明,Fe3O4@CS具有核-壳结构,壳聚糖均匀包覆在四氧化三铁表面。在吸附实验中,Fe3O4@CS对酸性橙Ⅰ的最大吸附量为183.2 mg·g-1,探究了酸性橙Ⅰ溶液pH、初始浓度和吸附时间对吸附量的影响,确定了最佳吸附条件。2.将2-溴异丁酰溴接枝在膨润土表面作为原子转移自由基聚合的引发剂,分别以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)、3-磺酸丙基甲基丙烯酸钾盐(SPMK)为单体,利用原子转移自由基聚合制备Bent-PGMA-TEPA、Bent-PDMAEMA和Bent-PSPMK三种聚合物改性膨润土吸附剂。利用FT-IR、XRD对其进行结构表征,利用SEM观察其表面形貌,利用TGA测定聚合物接枝量。测试结果表明,聚合物刷成功接枝在膨润土表面。3.将Bent-PGMA-TEPA和Bent-PDMAEMA两种吸附剂应用于对阴离子染料酸性橙Ⅰ的吸附,将Bent-PSPMK应用于对阳离子染料罗丹明B的吸附。分别探究染料溶液的pH、染料溶液的浓度和温度、吸附时间对吸附量的影响,确定最佳吸附条件和吸附剂的最大吸附量,同时对吸附机理、吸附等温线和吸附动力学进行探讨。结果表明,Bent-PGMA-TEPA和Bent-PDMAEMA对酸性橙Ⅰ具有很高的吸附性能,最大吸附量分别为616.6和710.7 mg·g-1;Bent-PSPMK对罗丹明B最大吸附量可以达到2261.7 mg·g-1。4.通过吸附剂吸附性能的对比发现,本论文中制备的聚合物改性膨润土吸附剂具有更好的吸附性能,在染料吸附中具有更高的应用价值。
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O647.3

【参考文献】

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本文编号：1208968