改性壳聚糖及羧甲基纤维素类吸附剂的制备及其对染料的吸附性能

摘要

随着我国印染工业的迅速发展，人们向环境水体中排放的印染废水的数量也日益加大，对生态环境造成了极大的危害，因此，研究开发染料废水的高效处理方法和技术显得尤为重要.在众多的染料废水处理方法中，吸附法作为一种操作简便、处理效率高、速度快的废水处理方法，在污水处理中占有重要地位。但是吸附法也有着成本较高、一些吸附剂容易产生二次污染，难以生物降解等缺陷.本论文选择自然界储量丰富、价格低廉、易于生物降解的壳聚糖、纤维素为基本原料，通过接枝聚合对壳聚糖、纤维素进行功能改性，在此基础上制备绿色环保、成本低廉的高效染料吸附剂。
　　本研究分为四个部分：第一章对吸附法在污水处理中的研究现状及壳聚糖、纤维素等天然高分子材料在染料吸附剂制备方面的应用进展进行了综述。第二章以壳聚糖（CTS）、膨润土（BT）及功能单体甲基丙烯酸（MAA）为原料，通过接枝聚合制备了壳聚糖接枝甲基丙烯酸/膨润土复合吸附剂PMAA-g-CTS/BT，利用IR、SEM、XRD等技术手段对复合材料的结构和形貌进行了表征，研究了复合材料对阳离子染料亚甲基蓝和孔雀石绿的吸附行为，考察了实验条件对吸附效果的影响。结果表明，PMAA-g-CTS/BT对阳离子染料的吸附速度快，吸附容量高。对亚甲基蓝和孔雀石绿的最高脱色率分别达到97.9％和98.9%，饱和吸附量达到330mg.g-1和109mg.g-1，明显优于文献报道的同类型吸附剂。动力学和热力学研究表明，复合吸附剂对两种染料的吸附符合准二级动力学模型，属单分子层吸附，吸附过程是一个自发进行的吸热过程。第三章为了进一步改善复合材料的吸附能力，本章将功能单体改为丙烯酸，以相同方法制备了壳聚糖接枝丙烯酸/膨润土复合吸附材料PAA-g-CTS/BT,并对其结构和形貌进行了表征.在此基础上，将复合材料应用于对结晶紫染料的吸附研究.考察了温度、pH、初始浓度等外界因素对吸附效率的影响，研究发现，制备的PAA-g-CTS/BT复合材料对结晶紫吸附能力显著高于 PMAA-g-CTS/BT吸附剂，对结晶紫的饱和吸附量提高了5.3倍以上，经过碱中和处理后，对结晶紫的饱和吸附量提高到14倍，论文对可能的机理进行了推测。第四章以羧甲基纤维素接枝丙烯酸，并负载膨润土制备了新型水凝胶PAA-g-CMCNa/BT，考察了水凝胶在不同温度、pH、盐溶液中的溶胀-消溶胀性能，研究表明，该水凝胶具有良好的pH敏感性和盐敏感性，在药物输送载体领域具有重要的应用前景。论文还研究了水凝胶对亚甲基蓝的吸附行为，发现该水凝胶对亚甲基蓝具有较高的吸附容量，当亚甲基蓝初始浓度为160mg.L-1时，平衡吸附量达到495.3mg.g-1。

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第1章 壳聚糖与纤维素的改性及其在废水处理中的应用研究进展

1.1染料废水及其处理方法

1.2壳聚糖及其衍生物吸附剂在废水处理中的应用

1.3 纤维素及其衍生物在废水处理中的应用

1.4本论文的选题及研究意义

参考文献

第二章 聚甲基丙烯酸改性壳聚糖负载膨润土复合吸附剂的制备及对亚甲基蓝和孔雀石绿的吸附性能研究

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 结 论

参考文献

第三章 壳聚糖接枝聚丙烯酸负载膨润土超强吸附材料的合成及对结晶紫的吸附应用

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3结果与讨论

3.4结论

参考文献

第四章 羧甲基纤维素钠接枝聚丙烯酸/膨润土水凝胶的制备及其吸附性能研究

4.1 前言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4 结论

参考文献

致谢