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高氨基多孔壳聚糖树脂的制备及其对染料吸附性能的研究

作　者: 郑帅
导　师: 何瑾馨
学　校: 东华大学
专　业: 纺织化学与染整工程
关键词: 壳聚糖树脂吸附染料
分类号: X791
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

我国是纺织印染业的第一大国,而纺织印染业又是工业废水的排放大户,在我国各工业行业中,纺织印染业废水排放量占全国工业废水统计排放量的第五位。印染废水具有水量大、水质复杂、有机物含量高、可生化性差、碱性大、色度高等特点,直接排放将会造成严重的水环境污染。印染废水的处理方法很多,但是处理效果有所不同。吸附法是印染废水脱色处理的常见技术。近年来,人们研制开发了各种各样的吸附材料,在印染废水的处理上取得了较好的效果。壳聚糖分子中含有大量活性基,它对许多无机酸、有机酸及酸性化合物有良好的吸附性能,但由于粉末状壳聚糖粒径太小易分散于溶液中,造成吸附剂与溶液分离困难,或者堵塞固定床。同时壳聚糖在弱酸性溶液中易流失,这些使它作为吸附剂的应用受到了限制。为了使壳聚糖易实现介质分离并增强它的耐酸性,本文在进行了充分调研的基础上,采用反向悬浮法,以甲醛和环氧氯丙烷为交联剂制备出高氨基多孔壳聚糖树脂(CCTSR)作为吸附剂。然后研究了高氨基多孔壳聚糖树脂对三种常见阴离子染料活性艳蓝19、活性翠兰21和酸性橙Ⅱ的静态和动态吸附性能,并讨论了高氨基多孔壳聚糖树脂的再生方法。主要研究工作和结果如下：(1)高氨基多孔壳聚糖树脂的制备与表征考察了甲醛、环氧氯丙烷、致孔剂加量和搅拌速度对CCTSR形貌和对染料吸附能力的影响。结果表明,壳聚糖醋酸溶液的浓度为5%,致孔剂加量为0.5%,机械搅拌速度为400 r/mmin,预交联剂甲醛与交联剂环氧氯丙烷的加量分别为0.6 mol/L和0.095 mol/L时,合成的CCTSR效果较好。用红外光谱仪研究乳化交联前后物质结构的变化,证实了反应过程中甲醛与壳聚糖形成了席夫碱,保护了氨基。(2)高氨基多孔壳聚糖微球对染料的吸附行为静态吸附实验。交联壳聚糖树脂对3种染料的吸附量随染料初始浓度的增大而变大。在所讨论pH范围内,交联壳聚糖树脂对活性艳蓝19、活性翠兰21和酸性橙Ⅱ在pH=3时吸附量最大,分别为681.16、246.80和311.31 mg/g。随温度升高壳聚糖树脂对活性艳蓝19的吸附量变大,对酸性橙Ⅱ的吸附量变小,而对活性翠兰21的吸附量无显著影响。交联壳聚糖树脂对3种阴离子染料的吸附规律可以较好的符Langmuir (R>0.993)吸附等温式和Freundlich (R>0.992)吸附等温式。吸附动力学模型符合准二级速率方程(R>0.998),其中交联壳聚糖树脂对活性艳蓝19和酸性橙Ⅱ的吸附速率要远远大于对活性翠兰21的吸附速率。动态吸附实验。流速越小,染料溶液浓度越低,CCTSR穿透曲线越靠后,相应地穿透时间和耗竭时间越长。实验条件下,CCTSR吸附剂对活性艳蓝19和酸性橙Ⅱ的最大耗竭吸附量分别可达246.53mg/g和223.01 mg/g。可以判断,CCTSR对活性艳蓝19和酸性橙Ⅱ有较好的吸附效果。(3)通过对再生条件的比较,采用50.0 ml浓度0.5 mol/L的氢氧化钠溶液作为吸附活性艳蓝19和酸性橙Ⅱ饱和后的CCTSR解吸液,再生后吸附率分别达到91.4%和94.3%。再生五次后再生后吸附率均达到84%以上,说明CCTSR再生多次后仍具有良好的吸附能力,在实际应用中可重复使用。

高氨基多孔壳聚糖树脂的制备及其对染料吸附性能的研究

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