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魔芋葡甘聚糖丙烯腈接枝共聚改性及其对重金属离子的吸附性能研究

章肇敏

   随着我国现代工业的发展,工业废水的排放量越来越大,对我国水资源的污染也日益严重,所以对重金属废水的处理得到更多的关注。工业废水成分复杂,含有多种重金属离子,如能回收利用将具有重要的环境保护与资源再利用价值。因此,研究制备既能高效处理工业废水污染,又能有效分离、回收重金属离子的吸附材料成为了研究热点。 本文以魔芋葡甘聚糖(KGM)为原料,通过魔芋葡甘聚糖与丙烯腈接枝共聚反应,制备了改性重金属吸附剂,通过二次旋转正交组合设计确定了最佳制备条件,研究了该条件下的接枝反应动力学。同时从吸附容量、吸附动力学、吸附热力学、介质酸度影响、吸附选择性以及吸附剂再生等方面研究了改性魔芋葡甘聚糖吸附剂对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(3+)、pb~(2+)四种重金属离子的静态吸附性能。 其主要结果如下: 1、研究了制备魔芋葡甘聚糖丙烯腈接枝共聚产物的工艺条件,通过二次回归正交旋转组合设计对其进行了优化,根据SAS分析得出最佳制备条件:单体浓度1.7mol/L,反应温度51℃,反应时间3h。 2.对魔芋葡甘聚糖与丙烯腈接枝共聚反应的反应动力学研究表明,魔芋葡甘聚糖与丙烯腈接枝共聚反应符合自由基聚合反应。在低引发剂浓度下,魔芋葡甘聚糖与丙烯腈接枝共聚反应初期的接枝反应速率与反应物浓度之间的关系为:Rg=A×exp ~(-(E_a/RT))×[CAN]~(0.5)×[AN]×[KGM]~(0.5) 反应过程的表观活化能Ea为22.08KJ/mol。 3、通过傅立叶红外光谱、拉曼光谱、X-射线衍射光谱、扫描电镜以及差示量热扫描仪等现代仪器分析手段,对制备的改性魔芋葡甘聚糖进行了结构表征。结果表明接枝反应后魔芋葡甘聚糖分子引入了羧基和腈基官能团,但主链一级结构未发生变化。 4、研究了改性魔芋葡甘聚糖对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(2+)以及pb~(2+)的吸附性能。结果表明,改性魔芋葡甘聚糖对四种重金属离子的饱和吸附容量(mg/g)pb~(2+)>Cu~(2+)>Cd~(2+)>Cr~(3+);吸附初期改性魔芋葡甘聚糖对Cr~(3+)的吸附速率最大,Cu~(2+)、pb~(2+)次之,Cd~(2+)最小;改性魔芋葡甘聚糖对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(3+)以及pb~(2+)的吸附具有Langmuir等温吸附的特点,吸附为单分子层吸附,改性魔芋葡甘聚糖对金属离子的吸附是吸热过程,结合pH对吸附性能的影响结果,可推测其属于化学吸附;用稀盐酸做再生剂,改性魔芋葡甘聚糖可重复使用;改性魔芋葡甘聚糖在分离、富集、回收和纯化Pb~(2+)、Cu~(2+)可能具有潜在的应用前景。……   
[关键词]:魔芋葡甘聚糖;接枝共聚;反应动力学;重金属离子;吸附
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:华中农业大学2007年