磁性壳聚糖粒子的制备及其对典型重金属离子的吸附和磁回收性能研究

发布时间：2021-09-18 13:10

　　随着工业的快速发展,有限的淡水资源已受到严重污染,其中,水体重金属污染已经成为亟待解决的污染问题之一。吸附法是一种简单高效的治理水体重金属污染的方法之一。在众多吸附剂中,磁性壳聚糖吸附剂兼具壳聚糖良好的吸附能力和磁性材料的可回收特性,是一种具有应用前景的吸附剂。目前,对于磁性壳聚糖对于重金属离子的吸附研究多集中在提高吸附剂的吸附量和选择性,但缺乏对其稳定性、综合评价和磁回收的相关研究。本论文针对这三方面进行研究。具体内容如下:首先,研究磁性壳聚糖粒子的稳定性,采用经典包埋法制备磁性壳聚糖粒子,并用戊二醛交联。通过磁滞曲线、温磁曲线、热重、傅里叶红外（FTIR）和X射线衍射（XRD）等表征方法对材料进行表征。研究了其对Cu²⁺的吸附性能和多种条件下的稳定性,包括磁性和吸附性能的稳定性。同时,利用FTIR和XRD进一步分析了磁性壳聚糖粒子在各种条件下的官能团和晶型变化。结果表明,在五次再生循环中,磁性壳聚糖粒子并未出现明显的磁性和吸附量损失;在长达十个月的干燥存贮过程中,磁性壳聚糖粒子表现出了良好的稳定性;在不同温度下,采用鼓风和真空两种加热方式将磁性壳聚糖粒子加热3... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：168 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 水体重金属污染研究现状概述
        1.1.1 水体中重金属的来源
        1.1.2 水体中重金属的危害
        1.1.3 重金属污染治理现状
    1.2 壳聚糖及其改性
        1.2.1 壳聚糖简介
        1.2.2 壳聚糖改性及其对重金属离子的吸附
    1.3 磁性壳聚糖材料
        1.3.1 磁性壳聚糖粒子的制备
        1.3.2 磁性微粒的磁回收研究现状
    1.4 课题研究意义及内容
        1.4.1 研究背景与意义
        1.4.2 研究内容
第二章 实验药品与仪器
    2.1 实验药品
    2.2 实验仪器
    2.3 表征手段及条件
        2.3.1 磁性分析
        2.3.2 热重分析
        2.3.3 傅里叶红外光谱分析
        2.3.4 X射线衍射分析
        2.3.5 扫描电镜
        2.3.6 粒度分析
        2.3.7 BET测试
第三章 磁性壳聚糖粒子的吸附和稳定性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 磁性壳聚糖粒子的制备
        3.2.2 吸附实验
        3.2.3 稳定性实验
    3.3 磁性壳聚糖粒子的表征
        3.3.1 磁性分析
        3.3.2 热重分析
        3.3.3 傅里叶红外光谱分析
        3.3.4 X射线衍射分析
    3.4 磁性壳聚糖粒子的吸附性能研究
        3.4.1 吸附动力学研究
        3.4.2 吸附等温线研究
        3.4.3 热力学研究
        3.4.4 初始pH的影响
        3.4.5 共存离子的影响
        3.4.6 腐殖酸的影响
    3.5 磁性壳聚糖粒子的稳定性能研究
        3.5.1 再生稳定性
        3.5.2 存贮稳定性
        3.5.3 热稳定性
        3.5.4 不同磁场中的稳定性
    3.6 本章小结
第四章 磁性壳聚糖粒子的磁性和吸附性能的综合评价
    4.1 引言
    4.2 评价模型的建立
        4.2.1 吸附回收指数的建立
        4.2.2 矢量模型
    4.3 磁性壳聚糖粒子的制备与表征
        4.3.1 磁性壳聚糖粒子的制备
        4.3.2 吸附实验
        4.3.3 回收实验
    4.4 磁性壳聚糖粒子的吸附性能、磁性与磁回收性能
        4.4.1 磁性壳聚糖粒子对Cu~(2+)和Hg~(2+)的吸附性能
        4.4.2 磁性分析
        4.4.3 回收性能
    4.5 磁性壳聚糖粒子的评价
        4.5.1 吸附回收指数评价
        4.5.2 矢量模型评价
    4.6 与其他磁性壳聚糖粒子的比较
        4.6.1 磁性壳聚糖粒子的吸附等温线
        4.6.2 与其他磁性粒子的比较
    4.7 本章小结
第五章 胺改性壳聚糖/CoFe_2O_4 的制备及吸附性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 材料制备
        5.2.2 吸附实验
    5.3 材料表征
        5.3.1 形态、粒度和比表面积分析
        5.3.2 傅里叶红外光谱分析
        5.3.3 X射线衍射分析
        5.3.4 磁性分析
    5.4 胺改性壳聚糖/CoFe_2O_4 的吸附性能研究
        5.4.1 吸附动力学
        5.4.2 初始pH值对吸附性能的影响
        5.4.3 吸附等温线
        5.4.4 共存离子对吸附性能的影响
        5.4.5 腐殖酸对吸附性能的影响
        5.4.6 与其他磁性吸附剂的比较
    5.5 本章小结
第六章 聚丙烯酸改性高磁性壳聚糖粒子的制备及吸附性能研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 聚丙烯酸改性高磁性壳聚糖粒子的制备
        6.2.2吸附实验
        6.2.3再生实验
    6.3 材料表征
        6.3.1 扫描电镜和比表面积分析
        6.3.2 傅里叶红外分析
        6.3.3 X射线衍射分析
        6.3.4 磁性分析
    6.4 吸附性能研究
        6.4.1 吸附动力学
        6.4.2 初始pH值对吸附性能的影响
        6.4.3 吸附等温线
        6.4.4 共存离子对吸附性能的影响
        6.4.5 腐殖酸对吸附性能的影响
        6.4.6 解吸和再生
        6.4.7 与其他磁性吸附剂的对比
    6.5 本章小结
第七章 磁性壳聚糖粒子的回收
    7.1 引言
    7.2 回收模型建立与回收效率方程推导
        7.2.1 底部回收模型
        7.2.2 两侧回收模型
    7.3 实验部分
        7.3.1 主要材料
        7.3.2 实验方法
    7.4 磁回收效率方程的验证
        7.4.1 磁回收实验结果
        7.4.2 磁感应强度的测定
        7.4.3 磁回收效率方程的修正
    7.5 本章小结
第八章 结论
    8.1 结论
    8.2 创新点
    8.3 不足与展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的科研成果


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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本文编号：3400198