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改性生物吸附剂的制备及其对重金属离子吸附性能的研究

祁彩菊

  重金属是对生态环境危害极大的一类污染物,废水中的可溶性重金属离子经过水生食物链的富集,最终由水产品进入人体,会给人类带来严重的毒害影响。目前,去除水中重金属离子的方法主要有化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、电解法和膜过滤法。但是,这些方法存在运行成本高、操作繁琐、易造成二次污染等缺点;另一方面,它们主要适用于处理金属离子浓度较高的废水。当重金属离子浓度低时,处理效率较低。近年来,生物吸附法以其高效、环境友好的特点引起了广大研究者的高度关注。 1)利用三种水溶性交联剂-三(1-氮丙啶基)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(1)、三(1-氮丙啶基)乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(2)、三(1-氮丙啶基)季戊四醇三丙烯酸酯(3)交联壳聚糖,用流延法制备的改性壳聚糖膜,分别用FT-IR、SEM、TG/DTG和元素分析对其进行了表征。以废水中的Pb~(2+)离子和Cd~(2+)离子为研究对象,筛选出高吸附性能的三(1-氮丙啶基)乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯交联壳聚糖膜(CCTS-2)。考察研究了溶液的pH值、金属离子浓度、吸附温度、吸附剂的用量、离子强度等因素对吸附性能的影响,确定了最佳吸附条件。286K,吸附剂的用量为10mg,pH值等于5、7时,该吸附剂对Pb~(2+)、Cd~(2+)离子最大吸附量分别为90mg g~(-1)、39mg g~(-1)。动力学实验表明,吸附过程均符合准二级动力学模型;等温吸附模型拟合结果为Freundlich吸附模型有较高的线性拟合常数。 2)用溶液共混法制备了三种氮丙啶型交联的壳聚糖/聚乙烯醇共混膜(CTS/PVA~(-1)、 CTS/PVA-2、 CTS/PVA-3)。通过FT-IR,TG等表征了膜的结构,并研究了膜的力学性能。以交联CTS/PVA膜为吸附剂,考察了其对废水中的Cu~(2+)和Cd~(2+)的静态吸附性能。探讨了溶液的pH值,起始浓度,温度,吸附剂的用量,离子强度等方面对吸附的影响,确定了影响其吸附性能的最佳条件。即在常温条件下,吸附剂的用量为10mg,pH值分别为7、6时,CTS/PVA-3吸附剂对Cd~(2+)、Cu~(2+)离子最大吸附量依次为46mg g~(-1)、46.5mg g~(-1)。吸附动力学均符合准二级动力学模型;等温吸附模型拟合结果显示,前者对Freundlich吸附模型有较高的线性拟合常数,后者对Langmuir吸附模型有较高的线性拟合常数。 3)对核桃壳进行化学改性,制备了十一种重金属离子生物吸附剂,以水溶液中Pb~(2+)为吸附研究对象,其中NaOH、环氧氯丙烷改性核桃壳粉两种吸附剂的吸附性能较好。研究了不同吸附剂用量、pH、温度、初始浓度以及干扰离子存在的条件下,改性核桃壳生物吸附剂对Pb~(2+)吸附效果的影响。 NaOH改性核桃壳粉对Pb~(2+)的吸附中,吸附剂投加量为15mg,pH为5.0,吸附100min后吸附达到平衡,吸附量可达133mgg~(-1)。吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线能较好的符合Langmuir等温方程式,该吸附过程为单分子层吸附。 环氧氯丙烷改性核桃壳粉的吸附剂,在289K时,该吸附剂对Pb~(2+)离子的最大吸附量为101.01mg g~(-1)。动力学实验表明该吸附机理符合二级动力学方程,吸附等温实验数据表明该吸附过程符合Langmuir模型,Langmui模型能很好的说明该吸附剂可以有效的去除水中的Pb~(2+)离子。……   
[关键词]:壳聚糖;核桃壳;氮丙啶;改性;吸附;重金属离子;动力学模型;等温吸附方程
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:西北师范大学2012年
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