魔芋葡甘聚糖交聯(lián)羧甲基改性及其對(duì)金屬離子的吸附和解吸性能研究.pdf

1、魔芋葡甘聚糖(KonjacGlucomannan，簡(jiǎn)稱(chēng)KGM)是繼淀粉和纖維素之后，一種較為豐富的可再生天然高分子資源，已成為具有應(yīng)用前景的環(huán)境友好生物材料。本文以魔芋葡甘聚糖為主要研究對(duì)象，在了解魔芋葡甘聚糖在不同pH值的溶液行為的基礎(chǔ)上，研究了魔芋葡甘聚糖進(jìn)行交聯(lián)羧甲基改性的最佳條件，探討了交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖對(duì)金屬離子的吸附及解吸性能，表征了魔芋葡甘聚糖、交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖(CrosslinkedCarboxymethylK

2、onjacGlucomannan，簡(jiǎn)稱(chēng)CCMKGM)及其吸附金屬離子后產(chǎn)物(MetalCrosslinkedCarboxymethylKoniacGlucomannan，簡(jiǎn)稱(chēng)MCCMKGM)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)的主要結(jié)論如下： 1.魔芋葡甘聚糖在不同pH值的溶液構(gòu)象初探。 采用粘度法研究不同pH值下魔芋葡甘聚糖(KGM)溶液的特性粘度，采用剛果紅染色法分析了不同pH值和尿素濃度對(duì)KGM溶液構(gòu)象的影響。特性粘度實(shí)驗(yàn)表明：在p

3、H值為4、6、7、8、10時(shí)，0.6g/L的KGM的特性粘度分別為1520.2mL/g、1472mL/g、1616.6mL/g、1590.5mL/g、1414.1mL/g，代入已建立的Mark-Houwink方程［η］=5.96×10-2Mw0.73，求得對(duì)應(yīng)pH值下KGM的重均摩爾質(zhì)量Mw分別為1.07×106、1.04×106、1.18×106、1.16×106、0.99×106；剛果紅(CR)實(shí)驗(yàn)表明：KGM可能具有某種螺旋結(jié)構(gòu)，

4、而高pH值條件可能致使這種螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生解體。 2.交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖改性條件的研究。 以異丙醇為分散劑，環(huán)氧氯丙烷為交聯(lián)劑，在堿性介質(zhì)中由一氯乙酸和魔芋葡甘聚糖(KGM)反應(yīng)，制備交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖(CCMKGM)，通過(guò)二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化，根據(jù)SAS分析得出最佳制備條件：NaOH為12mL、MCA為12mL、ECH為1mL，在最佳條件下測(cè)得取代度為0.6068。改性KGM對(duì)金屬離子Cu2+、C

5、r3+、Cd2+、pb2+的吸附率及其吸附容量：對(duì)Cu2+的吸附率為78.62％，Cr3+的吸附率為85.47％，Cd2+的吸附率為74.20％、Pb2+的吸附率為99.15％；對(duì)Cu2+的吸附容量為24.94mg/g，Cr3+的的吸附容量為24.27mg/g，Cd2+的吸附容量為23.92mg/g，Pb2+的吸附容量為26.04mg/g。 3.交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖對(duì)金屬離子的吸附及解吸性能研究。 考察了金屬離子初始濃

6、度、吸附時(shí)間、吸附劑用量、pH、溫度對(duì)交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖吸附水中Cu2+、Cd2+、Cr3+以及Pb2+的影響，對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，金屬離子初始濃度、吸附時(shí)間、吸附劑用量、pH是影響吸附效果的重要因素，在金屬離子初始濃度為200mg/L、吸附劑用量0.75％、pH值為5、溫度為25℃時(shí)對(duì)金屬離子的吸附率最好。經(jīng)過(guò)20min，四種金屬離子在交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖上的吸附可達(dá)平衡，吸附率分別為Cu2+93.51％、Cd2+

7、91.02％、Cr3+89.68％、pb2+97.64％。對(duì)交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖吸附金屬離子后的解吸試驗(yàn)可知：采用0.3mol/L的HCl、在20min的條件下對(duì)Cd(99.6％)、Cu(86.3％)的解吸效果較好，而對(duì)Cr(21.8％)、Pb(5.8％)的解吸效果較差。 4.魔芋葡甘聚糖、交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖及其吸附金屬離子后產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)表征。 通過(guò)傅立葉紅外光譜、拉曼光譜、X-射線(xiàn)衍射光譜以及掃描電鏡等現(xiàn)代儀器分析

8、手段，對(duì)魔芋葡甘聚糖、交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖及其吸附金屬離子后產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。 由紅外光譜圖譜和拉曼光譜圖譜分析：KGM存在乙?；?，通過(guò)交聯(lián)羧甲基改性后，在CCMKGM中乙?；幻摮Ａ硗?，在指紋區(qū)，三者的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大的變化。 X-衍射圖譜分析：KGM的X-衍射圖譜，KGM主要呈現(xiàn)無(wú)定型結(jié)構(gòu)，僅有少數(shù)結(jié)晶。CCMKGM晶型結(jié)構(gòu)也沒(méi)有發(fā)生大的變化，但有新的衍射峰出現(xiàn)。而MCCMKGM峰的強(qiáng)度明顯降低，面間距變小。