微流控技术制备高效单分散性壳聚糖吸附功能微球及其对甲基橙染料脱色性的研究

发布时间：2017-09-03 19:22

  本文关键词：微流控技术制备高效单分散性壳聚糖吸附功能微球及其对甲基橙染料脱色性的研究

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【摘要】：染料废水是化学工业中造成水体污染及其严重的因素,同时也因其具有色度高、可生化性差、水质变化大等特点也被国内外公认为较难处理的工业废水之一。目前主要采用的染料废水处理方法是吸附处理法,但吸附法仍然受制于吸附剂制备规整度与重复性差、针对靶向污染物吸附容量低、脱吸附困难且成本高与造成环境二次污染等问题。液滴微流控技术是近年来材料合成领域的一个新的技术分支,通过微流控技术能够制备出有序可控的高单分散性与结构、组分复杂的乳液/颗粒新型功能材料。同时,其对于制备体系的选择也有较强的灵活性与可拓展性,能够相应结合新型生物相容性与环境友好性新材料制备吸附剂基底。因此,采用微流控技术结合新材料来寻求开发与制备高性能的新型吸附材料工作将具有重大意义。本文通过激光烧蚀法与热压封合法制备聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材质的聚焦型单乳液滴生成芯片,选用具有较好生物相容性与环境友好性的新型壳聚糖吸附材料作为吸附剂原料。通过在微流控芯片中成乳并结合外部交联反应的方式进行固化,制备高单分散性且针对偶氮染料甲基橙(MO)具有高效处理效果的靶向吸附剂,并对其进行形貌表征与等温吸附特性、吸附动力学与环境变量因素等方面吸附性能评估。结果表明,所制备的交联壳聚糖树脂微球的球形度高、粒径分布均匀且单分散性高(CV=1.86%),制备可重复性好。等温吸附特性符合Langmuir吸附式,其最大吸附容量可达182 mg/g,吸附动力学特性符合Pseudo二阶模型,并能够通过化学脱吸附的方式有效再生。在此基础上以上述微球作为纳米Ti02粉末催化剂固载,通过微流控技术制备壳聚糖/Ti02复合材料微球,以强化其对于染料的光催化脱色降解功能性。通过吸附／光催化降解染料实验表明,该种复合微球在吸附与光催化协同作用下能够加速染料处理过程,并能够实现自清洁,具有良好的工业应用前景。
【关键词】：染料废水 吸附处理法 微流控技术 壳聚糖微球 壳聚糖/TiO_2复合微球
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X788;O647.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.2 染料废水水质特点及处理方法10-11
• 1.3 壳聚糖吸附材料11-14
• 1.3.1 壳聚糖吸附剂材料简介11-12
• 1.3.2 壳聚糖树脂的交联方式12-13
• 1.3.3 交联壳聚糖树脂在染料吸附领域研究进展13-14
• 1.4 微流控技术14-21
• 1.4.1 传统乳液颗粒制备方法14
• 1.4.2 液滴微流控技术简介14-18
• 1.4.3 微流控技术制备壳聚糖微球研究进展18-21
• 1.5 本文研究的主要目的及内容21-23
• 第2章 微流控芯片的制备与测试23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 微流控芯片制备方法选择23-24
• 2.3 高聚物PMMA微流控聚焦型单乳液滴生成芯片的制备24-29
• 2.3.1 实验设备与材料24-25
• 2.3.2 制备流程25-27
• 2.3.3 微流控芯片评估与测试27-29
• 2.4 高聚物PMMA内嵌毛细玻璃管微流控同轴型复乳液滴生成芯片的制备29-34
• 2.4.1 实验仪器与试剂29-30
• 2.4.2 制备流程30-32
• 2.4.3 微流控芯片评估与测试32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 微流控交联壳聚糖树脂微球的制备与表征35-56
• 3.1 引言35
• 3.2 交联壳聚糖树脂微球的制备35-39
• 3.2.1 实验仪器与试剂35-36
• 3.2.2 交联壳聚糖树脂微球的制备流程36-38
• 3.2.3 壳聚糖溶液浓度对于成乳过程的影响38
• 3.2.4 表面活性剂浓度对于成乳过程的影响38-39
• 3.2.5 搅拌速率对于固化成球过程的影响39
• 3.3 交联壳聚糖树脂微球的形貌表征39-43
• 3.3.1 粒径分布39-41
• 3.3.2 内外相流速对于粒径的影响41-43
• 3.4 交联壳聚糖树脂微球的性能表征43-55
• 3.4.1 实验仪器与试剂43-44
• 3.4.2 甲基橙染料浓度与吸光度关系曲线的绘制44-45
• 3.4.3 等温吸附实验45-47
• 3.4.4 吸附动力学实验47-49
• 3.4.5 初始投量的影响49-51
• 3.4.6 初始溶液浓度的影响51-52
• 3.4.7 溶液pH的影响52-54
• 3.4.8 脱吸附再生实验54-55
• 3.5 本章小结55-56
• 第4章 微流控壳聚糖/TiO_2复合组分微球的制备与表征56-64
• 4.1 引言56
• 4.2 壳聚糖与TiO_2复合组分微球的制备56-58
• 4.2.1 实验仪器与试剂56-57
• 4.2.2 壳聚糖与TiO_2复合组分微球的制备流程57-58
• 4.3 壳聚糖与TiO_2复合组分微球的形貌与组分表征58-61
• 4.4 壳聚糖与TiO_2复合组分微球性能表征61-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第5章 结论与展望64-66
• 参考文献66-72
• 致谢72-73
• 研究生期间发表论文及参与项目73

【参考文献】

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本文编号：786888