改性壳聚糖和麦秆对水体中污染物的吸附研究

发布时间：2017-08-22 12:32

  本文关键词：改性壳聚糖和麦秆对水体中污染物的吸附研究

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【摘要】：壳聚糖和麦秆可用作吸附剂去除水体中的污染物,通过改性可以提高其对吸附质的吸附性能或选择性。利用FeCl3·6H2O和戊二醛对壳聚糖进行改性,制备出Ch-Fe,研究其对2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)的吸附性能;利用环氧氯丙烷(ECH)接枝的方法将乙二胺(EDA)引入麦秆表面,再用二硫化碳与氨基发生黄原酸化反应成功地将含硫基团引入麦秆,制备出CS2-WS。利用等电点、X射线衍射、X射线荧光、红外光谱、元素分析、扫描电镜等方法对制备的Ch-Fe和CS2-WS进行表征。Ch-Fe与交联壳聚糖(CCTS)相比,拥有更宽的pH值适用范围。CS2-WS和天然麦秆(NWS)在相同的条件下吸附重金属Cu2+的平衡吸附量分别为3.11 mg·g-1和44.4 mg·g-1。将吸附饱和Cu2+的CS2-WS作为新的吸附剂,并用它来吸附偶氮类染料刚果红(CR)。在静态吸附实验中,研究了吸附剂用量、溶液的pH值、共存离子、温度、吸附时间、溶液初始浓度等因素对吸附过程的影响。共存离子的存在不利于2,4-D的吸附,却有助于Cu2+和CR的吸附。pH值对于三个吸附过程的影响都很大。三个吸附过程都可以用Langmuir和Koble-Corrigan来描述,也说明这三个吸附过程是以单分子层吸附为主。可以用准一级动力学模型、准二级动力学模型以及Elovich来描述Ch-Fe吸附2,4-D过程;CS2-WS吸附Cu2+过程以及二次吸附过程可以被准二级动力学模型和Elovich所描述。热力学结果表明吸附2,4-D过程是一个自发的、熵降低的放热过程;吸附Cu2+与二次吸附是自发的、熵增加的吸热过程。在动态吸附实验中,研究了柱高、流速、溶液初始浓度等因素对吸附过程的影响。用Thomas、Clark、Yan三个经典模型来拟合实验数据,结果表明Thomas模型可以描述Cu2+动态吸附过程,而Yan模型则适用于CR的动态吸附过程。0.1 mol·L-1的HCl是2,4-D、Cu2+的最佳解析液,而75%乙醇可以很好地将CR解吸下来。再生实验表明Ch-Fe的再生能力最好,三次再生后再生率仍在90%以上;CS2-WS-Cu2+再生能力次之,CS2-WS的再生能力最差。
【关键词】：吸附 2 4-二氯苯氧乙酸 铜离子 刚果红 改性麦秆 壳聚糖
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O636
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 水体中常见污染物的概况12-15
• 1.1.1 重金属离子12-13
• 1.1.2 染料13-14
• 1.1.3 农药14-15
• 1.2 吸附法简介15-16
• 1.2.1 吸附的概念15
• 1.2.2 吸附的分类15
• 1.2.3 吸附法的影响因素15-16
• 1.3 常见吸附剂简介16-18
• 1.3.1 炭质材料16-17
• 1.3.2 无机矿石材料17-18
• 1.3.3 农林废弃物18
• 1.4 麦秆作为吸附材料的研究现状18-19
• 1.5 壳聚糖作为吸附材料的研究现状19-20
• 1.6 吸附模型20-22
• 1.6.1 等温吸附模型20-21
• 1.6.2 吸附动力学模型21
• 1.6.3 动态吸附模型21-22
• 1.7 热力学参数22-23
• 1.8 误差分析23-24
• 第二章 选题依据、实验方法和实验内容24-30
• 2.1 选题依据24
• 2.2 原料、试剂和仪器24-25
• 2.3 吸附剂的制备25-26
• 2.3.1 改性壳聚糖的制备25
• 2.3.2 改性麦秆的制备25-26
• 2.4 实验方法26-29
• 2.4.1 静态吸附实验26-27
• 2.4.2 静态解吸实验27-28
• 2.4.3 动态吸附实验28
• 2.4.4 动态解吸实验28-29
• 2.5 测试方法29-30
• 第三章 吸附剂表征30-38
• 3.1 铁改性壳聚糖的表征30-33
• 3.1.1 壳聚糖改性前后的扫描电镜分析30
• 3.1.2 改性壳聚糖的等电点30-31
• 3.1.3 壳聚糖改性前后的XRD图谱分析31
• 3.1.4 壳聚糖改性前后的XRF数据分析31-32
• 3.1.5 壳聚糖改性前后的红外光谱分析32-33
• 3.2 改性麦秆的表征33-36
• 3.2.1 NWS、CS_2-WS、CS_2-WS-Cu~(2+)的等电点33-34
• 3.2.2 几种麦秆的元素分析34-35
• 3.2.3 几种麦秆的XRD图谱分析35
• 3.2.4 几种麦秆的XRF数据分析35-36
• 3.2.5 NWS和CS_2-WS的红外光谱分析36
• 3.3 本章小结36-38
• 第四章 Ch-Fe对 2,4-D的吸附研究38-51
• 4.1 Ch-Fe对 2,4-D的静态吸附38-42
• 4.1.1 CCTS和Ch-Fe吸附性能的比较38
• 4.1.2 吸附剂用量对Ch-Fe吸附 2,4-D的影响38-39
• 4.1.3 溶液pH值对Ch-Fe吸附 2,4-D的影响39
• 4.1.4 共存离子对Ch-Fe吸附 2,4-D的影响39-40
• 4.1.5 平衡浓度和温度对Ch-Fe吸附 2,4-D的影响40-41
• 4.1.6 不同温度下吸附质浓度和时间对Ch-Fe吸附 2,4-D的影响41-42
• 4.2 Ch-Fe对 2,4-D的静态解吸再生42-43
• 4.2.1 不同解吸方法的比较42
• 4.2.2 多次再生实验42-43
• 4.3 吸附等温线、动力学以及热力学分析43-49
• 4.3.1 等温线分析43-46
• 4.3.2 动力学分析46-49
• 4.3.3 热力学分析49
• 4.4 吸附机理的研究49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 CS_2改性麦秆对Cu~(2+)的吸附研究51-67
• 5.1 CS_2改性麦秆对Cu~(2+)的静态吸附51-54
• 5.1.1 四种麦秆吸附性能的比较51
• 5.1.2 吸附剂用量对CS_2-WS吸附Cu~(2+)的影响51-52
• 5.1.3 共存离子对CS_2-WS吸附Cu~(2+)的影响52
• 5.1.4 溶液pH值对CS_2-WS吸附Cu~(2+)的影响52-53
• 5.1.5 平衡浓度和温度对CS_2-WS吸附Cu~(2+)的影响53
• 5.1.6 不同温度下吸附质浓度和时间对CS_2-WS吸附Cu~(2+)的影响53-54
• 5.2 CS_2改性麦秆对Cu~(2+)的动态吸附54-56
• 5.2.1 柱高对CS_2-WS吸附Cu~(2+)的影响54-55
• 5.2.2 流速对CS_2-WS吸附Cu~(2+)的影响55
• 5.2.3 初始溶液浓度对CS_2-WS吸附Cu~(2+)的影响55-56
• 5.3 CS_2改性麦秆对Cu~(2+)的解吸再生56-58
• 5.3.1 静态解析再生56-57
• 5.3.2 动态解析再生57-58
• 5.4 吸附等温线、动力学、热力学以及动态分析研究58-65
• 5.4.1 等温线分析58-60
• 5.4.2 动力学分析60-63
• 5.4.3 热力学分析63
• 5.4.4 动态分析63-65
• 5.5 吸附机理的研究65-66
• 5.6 本章小结66-67
• 第六章 CS_2-WS-Cu~(2+)二次吸附刚果红67-84
• 6.1 CS_2-WS-Cu~(2+)对刚果红的静态吸附67-71
• 6.1.1 吸附剂（CS_2-WS-Cu~(2+)）的制备与吸附性能的对比67
• 6.1.2 吸附剂用量对CS_2-WS-Cu~(2+)吸附刚果红的影响67-68
• 6.1.3 溶液pH值对CS_2-WS-Cu~(2+)吸附刚果红的影响68-69
• 6.1.4 共存离子对CS_2-WS-Cu~(2+)吸附刚果红的影响69-70
• 6.1.5 平衡浓度和温度对CS_2-WS-Cu~(2+)吸附刚果红的影响70
• 6.1.6 不同温度下吸附质浓度和时间对CS_2-WS-Cu~(2+)吸附刚果红的影响70-71
• 6.2 CS_2-WS-Cu~(2+)对刚果红的动态吸附71-73
• 6.2.1 柱高对CS_2-WS-Cu~(2+)吸附刚果红的影响71-72
• 6.2.2 流速对CS_2-WS-Cu~(2+)吸附刚果红的影响72
• 6.2.3 初始溶液浓度对CS_2-WS-Cu~(2+)吸附刚果红的影响72-73
• 6.3 CS_2-WS-Cu~(2+)对刚果红的解吸再生实验73-75
• 6.3.1 静态解析再生73-74
• 6.3.2 动态解析再生74-75
• 6.4 吸附等温线、动力学、热力学以及动态分析研究75-82
• 6.4.1 等温线分析75-77
• 6.4.2 动力学分析77-79
• 6.4.3 热力学分析79-80
• 6.4.4 动态分析80-82
• 6.5 吸附机理的研究82
• 6.6 本章小结82-84
• 第七章 结论和展望84-85
• 参考文献85-95
• 个人简历及研究成果95-96
• 致谢96

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本文编号：719210