滴加成球法制備殼聚糖交聯(lián)樹脂及其對六價鉻吸附性能的研究.pdf

1、殼聚糖樹脂是可用于處理污水中重金屬的高效生物吸附材料。殼聚糖來源廣泛,具有很好的生物相容性和降解性,對重金屬的吸附效果好。目前合成殼聚糖樹脂常用的方法是懸浮交聯(lián)法,其方法步驟繁瑣,需要使用大量的化學試劑。
　　 本文自制了一種合成殼聚糖樹脂的裝置,采用改進的滴加成球法合成殼聚糖樹脂,研究了殼聚糖-乙酸溶液的濃度和通氣速度對樹脂成球的影響。使用環(huán)氧氯丙烷對樹脂進行交聯(lián),研究了交聯(lián)過程中交聯(lián)時間和環(huán)氧氯丙烷的加入量對樹脂吸附容量的影

2、響,并對制備的樹脂進行了結(jié)構(gòu)的表征分析。還研究了殼聚糖交聯(lián)樹脂對六價鉻的吸附效果,探討了溶液的pH值、吸附時間、溫度、初始濃度等因素對其吸附性能的影響,得到了殼聚糖交聯(lián)樹脂吸附Cr(Ⅵ)的最佳條件。最后,根據(jù)殼聚糖交聯(lián)樹脂對Cr(Ⅵ)的吸附實驗結(jié)果,研究了吸附過程中的熱力學和動力學,進一步探討了殼聚糖交聯(lián)樹脂對Cr(Ⅵ)的吸附機理。主要研究結(jié)果如下：⑴自制了一種合成殼聚糖交聯(lián)樹脂的裝置,使用該裝置可以得到球形均勻,粒徑可控且分布窄的殼聚

3、糖樹脂。⑵當殼聚糖-乙酸溶液的濃度為3％,裝置上環(huán)形噴氣口處的氣流速度為0.6m3.h-1時,可合成符合要求的殼聚糖樹脂。殼聚糖交聯(lián)樹脂的最佳交聯(lián)條件為:5ml濕態(tài)的殼聚糖樹脂,2ml的環(huán)氧氯丙烷和20ml的去離子水在80℃下交聯(lián)6h。⑶通過對殼聚糖交聯(lián)樹脂的表征分析,可知殼聚糖分子中的氨基和少量的羥基參與了與環(huán)氧氯丙烷的交聯(lián)反應,制備的殼聚糖交聯(lián)樹脂的比表面積為1.59m2.g-1,平均孔徑為20nm,平均粒徑為0.2mm。⑷殼聚糖交

4、聯(lián)樹脂對Cr(Ⅵ)吸附的最佳條件是:溶液的pH為3,吸附溫度為25℃,吸附時間為2h,Cr(Ⅵ)的初始濃度為120mg.L-1,殼聚糖交聯(lián)樹脂投加量為1g.L-1。在此條件下進行吸附,最大吸附容量為72mg.g-1。⑸在25、40、55℃的吸附溫度下,殼聚糖交聯(lián)樹脂對Cr(Ⅵ)的吸附符合Pseudo second-order動力學方程,其相關(guān)系數(shù)分別為0.9994、0.9993和0.9995。在30、40、50℃的吸附溫度下,殼聚糖交聯(lián)

5、樹脂對Cr(Ⅵ)的吸附符合Langmuir吸附等溫方程,其相關(guān)系數(shù)分別為0.9964,0.9976和0.9984。⑹殼聚糖交聯(lián)樹脂對Cr(Ⅵ)的吸附可分為三個階段,第一階段為樹脂外的擴散階段,第二階段是樹脂內(nèi)部的擴散階段,第三階段是Cr(Ⅵ)與樹脂內(nèi)的活性位點(-NH2)之間的反應階段。這表明溶液中Cr(Ⅵ)的去除是物理吸附和化學吸附共同作用的結(jié)果。⑺通過計算殼聚糖交聯(lián)樹脂對Cr(Ⅵ)的吸附過程中的熱力學參數(shù),可以得出樹脂對Cr(Ⅵ)的