改性淀粉的制备及对重金属的吸附研究

发布时间：2017-04-25 11:16

  本文关键词：改性淀粉的制备及对重金属的吸附研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：重金属严重威胁人类健康,对重金属的处理迫在眉睫。国内外报道了许多处理重金属的方法,尤其是对改性淀粉吸附重金属的研究越来越成为研究的热点。淀粉是天然高分子化合物,具有来源广泛、价格低廉和可生物降解等优点,而改性淀粉被广泛应用于废水中重金属的处理。目前,关于改性淀粉的报道较多,但是由于对重金属的去除效果不佳而存在很大的局限性。本文旨在这些问题的研究基础上,开发出性能优良、实用价值更高的改性淀粉。该论文的研究内容主要包括以下三个方面:①以对重金属的去除率和吸附量为指标,筛选高效的交联剂、单体、引发剂。结果表明,交联剂环氧氯丙烷(ECH)由于结构中具有活泼的环氧基和氯基,其交联效果优于三偏磷酸钠;单体丙烯酸甲酯螯合重金属的效果优于丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯;引发剂过硫酸钾(KPS)的引发效果优于环己酮与溴酸钾。②以对重金属的去除率和吸附量为指标,筛选反应的最佳条件:1)交联度为淀粉干重质量的0.58%,淀粉与单体的质量比为1:1.2,引发剂的用量为5mmol/L,中和度为50%,反应温度为60℃;2)改性淀粉的接枝率(被接枝物的产率)和接枝效率(单体的利用率)分别为94%、78.3%;3)由红外图谱可知,改性淀粉不仅出现了淀粉的特征吸收峰,还出现了酯基的特征吸收峰,证明淀粉被成功改性;由SEM图谱可知,改性后的玉米淀粉表面结构遭到严重破坏,聚集度增加,说明淀粉在一定程度上发生了聚合。③对改性淀粉吸附重金属的机理进行探讨:1)当重金属溶液的p H在7左右时,去除率最高,但含有锌离子的溶液p H可稍高;改性淀粉与重金属溶液的反应在4h达到吸附平衡;2)通过动力学实验,发现改性淀粉对重金属离子的吸附符合准二级动力学方程,说明吸附速率主要受化学吸附控制;通过吸附等温线实验,发现改性淀粉对Cu2+、Pb2+的吸附过程符合Freundlich多分子层吸附,而对Zn2+的吸附更符合Langmuir单分子层吸附;温度影响实验发现,该反应属于放热反应,低温有利用反应的进行;3)对六种离子进行单一吸附,测定结果为对铜离子的去除效果最好,铬,汞,铅,锌,镉依次减小;对六种离子进行混合竞争吸附,发现竞争吸附顺序为铜铬铅镉≈锌汞。
【关键词】：改性淀粉 环氧氯丙烷 丙烯酸甲酯 重金属 螯合作用
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R943
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 重金属的来源与危害9-11
• 1.1.1 重金属的来源9
• 1.1.2 重金属的危害9-10
• 1.1.3 重金属废水的排放标准10-11
• 1.2 重金属废水治理的方法及存在的问题11-13
• 1.2.1 化学法11-12
• 1.2.2 物理法12-13
• 1.2.3 生物法13
• 1.3 改性淀粉对重金属的研究进展13-20
• 1.3.1 羧基类改性淀粉14-15
• 1.3.2 氨基类改性淀粉15-16
• 1.3.3 黄原酸酯类改性淀粉16-17
• 1.3.4 淀粉微球17-18
• 1.3.5 两性淀粉18
• 1.3.6 二醛改性淀粉18-20
• 1.4 课题的研究目的、意义、内容及技术路线20-22
• 1.4.1 课题的研究目的及意义20
• 1.4.2 课题的研究内容20
• 1.4.3 技术路线20-22
• 2 改性淀粉交联剂、单体、引发剂的筛选22-29
• 2.1 前言22-23
• 2.2 实验部分23-25
• 2.2.1 试剂和仪器23
• 2.2.2 实验方法23-24
• 2.2.3 实验装置24-25
• 2.3 结果与讨论25-28
• 2.3.1 单体的确定25-26
• 2.3.2 交联剂的选择26-27
• 2.3.3 引发剂的选择27-28
• 2.4 小结28-29
• 3 改性淀粉的制备及条件优化29-46
• 3.1 实验部分29-32
• 3.1.1 试剂和仪器29-30
• 3.1.2 溶液配制30
• 3.1.3 制备分析方法30-32
• 3.1.4 表征手段32
• 3.2 结果与讨论32-45
• 3.2.1 标准曲线的绘制32-34
• 3.2.2 交联度的确定34-36
• 3.2.3 淀粉与单体的质量比的确定36-38
• 3.2.4 引发剂用量的确定38-39
• 3.2.5 中和度的确定39-41
• 3.2.6 温度的确定41-42
• 3.2.7 接枝率和接枝效率42-43
• 3.2.8 FT-IR表征43-44
• 3.2.9 SEM表征44-45
• 3.3 小结45-46
• 4 改性淀粉吸附重金属的性能及机理探讨46-58
• 4.1 实验部分46
• 4.1.1 试剂和仪器46
• 4.1.2 溶液的配制46
• 4.2 结果与讨论46-57
• 4.2.1 pH值的确定46-47
• 4.2.2 吸附时间的确定47-48
• 4.2.3 吸附动力学研究48-52
• 4.2.4 吸附等温线研究52-54
• 4.2.5 吸热与放热研究54-55
• 4.2.6 竞争吸附的研究55-57
• 4.3 小结57-58
• 5 结论与展望58-60
• 5.1 结论58
• 5.2 展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-68
• 附录68
• A. 作者硕士研究生期间科研成果68

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本文编号：326227