三乙烯四胺交聯(lián)殼聚糖的制備及其對(duì)重金屬離子的吸附性能研究.pdf

1、金屬電鍍行業(yè)排放大量廢水，這些廢水不同程度上含有Cu2+，Ni2+，Pb2+等重金屬離子，大多數(shù)重金屬離子比如Cu2+，Pb2+，Cd2+在濃度很低時(shí)就對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，嚴(yán)重危害到周面動(dòng)植物的生長(zhǎng)發(fā)育。所以，這些廢水在排放之前必須經(jīng)過處理以滿足越來越嚴(yán)格的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。由于殼聚糖具有獨(dú)特的物化性質(zhì)和生物功能，如生物降解性能、生物相容性能以及生物活性，而且殼聚糖屬于可持續(xù)發(fā)展資源。所以，殼聚糖及其衍生物用于重金屬離子廢水處理已經(jīng)成

2、為一個(gè)重要的研究課題。本課題的目的在于研究制備一種對(duì)重金屬離子具有高吸附容量，并且易于回收利用的殼聚糖交聯(lián)吸附劑，并就其對(duì)重金屬離子的吸附能力進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論： 1）制備CCTS分為四步反應(yīng)，其各自最優(yōu)化條件為：(1)CTS與苯甲醛發(fā)生Schiff堿反應(yīng)生成CTSS：反應(yīng)溫度為常溫，反應(yīng)時(shí)間24h，CTS與苯甲醛質(zhì)量比1：2；(2) CTSS與環(huán)氧氯丙烷發(fā)生鹵代反應(yīng)生成CTSO：反應(yīng)溫度為55℃、介質(zhì)OH－的濃度為0.4

3、mol/L、CTSS：環(huán)氧氯丙烷的物料配比（wt）為1：3、反應(yīng)時(shí)間為4h。(3) CTSO與三乙烯四胺交聯(lián)生成CCTSS：通過正交實(shí)驗(yàn)分析得出其最優(yōu)反應(yīng)條件為：CTSO：三乙烯四胺的物料比（wt）1：2，反應(yīng)溫度65℃，介質(zhì)的OH－濃度0.1mol/L，反應(yīng)時(shí)間為5h。并且得出各因素對(duì)產(chǎn)物交聯(lián)度影響顯著性排序?yàn)椋何锪媳龋窘橘|(zhì)OH－濃度＞反應(yīng)溫度＞反應(yīng)時(shí)間。(4) CCTSS在 2％HCl（vol）溶液中電磁攪拌6h可完全脫除苯甲醛得到

4、黃色CCTS。 （2）利用FTIR、X射線衍射、元素分析等多種分析手段對(duì)CCTS及其中間產(chǎn)物進(jìn)行了表征，結(jié)果表明CCTS及其中間產(chǎn)物的基團(tuán)特征吸收頻率、晶體的晶型、元素組成等都有明顯差異，所得產(chǎn)物與設(shè)計(jì)路線相吻合，達(dá)到了預(yù)期的目的。 （3）在初始濃度C0為3.0mmol/L的重金屬離子溶液中，CCTS對(duì)Pb2+、Cu2+、Cd2+的吸附容量及其最佳pH分別為：1.68 mmol/g(pH=6)、2.61mmol/g(

5、pH＝5)、2.24 mmol/g (pH＝6)。C0＝4.0mmol/L的初始溶液，其對(duì)Ni2+的吸附容量為1.90 mmol/g (pH＝6)。 （4）通過CCTS對(duì)重金屬離子的吸附動(dòng)力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)CCTS在前一個(gè)小時(shí)對(duì)重金屬離子具有很快的吸附速率，在4h是達(dá)到平衡。進(jìn)一步用吸附模型分析其對(duì)各重金屬離子的動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)CCTS對(duì)Pb2+、Cu2+、Cd2+、Ni2+吸附與The pseudo-second-order equ

6、ation吸附模型更為吻合，吻合度分別為1.0、0.9995、0.998、0.9993。 （5）CCTS對(duì)Pb2+、Cu2+、Cd2+、Ni2+四種重金屬離子的吸附量隨著離子初始濃度的增加而增加，通過Langmuir理論公式及Freundlich經(jīng)驗(yàn)公式分析，發(fā)現(xiàn)與Langmuir理論公式更為吻合，所得理論吸附容量及其與公式的吻合度分別為2.70mmol/g（0.999）、2.86mmol/g（0.996）、3.60mmol/

7、g（0.972）、2.18mmol/g（0.997）。 （6）CCTS對(duì)各重金屬離子的吸附熱力學(xué)分析結(jié)果表明：CCTS對(duì)各重金屬離子吸附熵變△adsS為正值，并且吸附自由能改變量△adsG均為負(fù)值，說明CCTS對(duì)各重金屬離子的吸附是自發(fā)進(jìn)行的，但其吸附焓變△adsH為正值，說明CCTS對(duì)重金屬離子的吸附不僅僅是化學(xué)吸附的過程，還伴隨著其他如物理吸附，吸附劑溶脹等吸熱過程。 （7）在由Cu2+，Cd2+、Ni2+倆倆組