三乙烯四胺交聯(lián)殼聚糖的制備及其對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+在濃度很低時就對環(huán)境造成嚴重污染，嚴重危害到周面動植物的生長發(fā)育。所以，這些廢水在排放之前必須經過處理以滿足越來越嚴格的環(huán)境質量標準的要求。由于殼聚糖具有獨特的物化性質和生物功能，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成

2、為一個重要的研究課題。本課題的目的在于研究制備一種對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，并就其對重金屬離子的吸附能力進行研究，得出以下結論： 1）制備CCTS分為四步反應，其各自最優(yōu)化條件為：(1)CTS與苯甲醛發(fā)生Schiff堿反應生成CTSS：反應溫度為常溫，反應時間24h，CTS與苯甲醛質量比1：2；(2) CTSS與環(huán)氧氯丙烷發(fā)生鹵代反應生成CTSO：反應溫度為55℃、介質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、反應時間為4h。(3) CTSO與三乙烯四胺交聯(lián)生成CCTSS：通過正交實驗分析得出其最優(yōu)反應條件為：CTSO：三乙烯四胺的物料比（wt）1：2，反應溫度65℃，介質的OH－濃度0.1mol/L，反應時間為5h。并且得出各因素對產物交聯(lián)度影響顯著性排序為：物料比＞介質OH－濃度＞反應溫度＞反應時間。(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CCTS及其中間產物進行了表征，結果表明CCTS及其中間產物的基團特征吸收頻率、晶體的晶型、元素組成等都有明顯差異，所得產物與設計路線相吻合，達到了預期的目的。 （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Ni2+的吸附容量為1.90 mmol/g (pH＝6)。 （4）通過CCTS對重金屬離子的吸附動力學分析，發(fā)現(xiàn)CCTS在前一個小時對重金屬離子具有很快的吸附速率，在4h是達到平衡。進一步用吸附模型分析其對各重金屬離子的動力學，發(fā)現(xiàn)CCTS對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經驗公式分析，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對各重金屬離子的吸附熱力學分析結果表明：CCTS對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均為負值，說明CCTS對各重金屬離子的吸附是自發(fā)進行的，但其吸附焓變△adsH為正值，說明CCTS對重金屬離子的吸附不僅僅是化學吸附的過程，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