微波辐射壳聚糖基吸附剂制备及去除水中六价铬性能研究

摘要

铬及其化合物被广泛的应用于电镀、制革、印染等行业,产生了大量有毒有害废水,壳聚糖作为自然界存在量仅次于纤维素的第二大的天然高分子聚合物,被广泛的作为吸附剂,本文的主要工作是利用微波辐射技术对壳聚糖进行改性,用于去除水溶液中六价铬的研究。
　　以壳聚糖为基体,通过微波辐射交联方法制备出壳聚糖凝胶吸附剂和接枝PEI壳聚糖微球,通过单因素实验确定了吸附剂制备的最佳条件。系统的考察了初始浓度、吸附时间、pH值、温度、共存离子等因素对两种吸附剂去除水溶液中Cr(VI)的吸附性能的影响。确定了最佳pH范围,吸附平衡所需要的时间,确定了适宜的温度,对共存阴离子对两种吸附剂吸附Cr(VI)的影响按大小进行了排序。研究结果表明,壳聚糖凝胶吸附剂最佳制备条件为:0.5mol/L的乙酸溶液,微波功率为500W,5mL环氧氯丙烷;接枝PEI壳聚糖微球制备的最佳条件为吸附剂制备的最佳条件为5.0mL的环氧氯丙烷,10.0ml的浓度为1％的PEI,接枝温度为60℃,与PEI反应时间为2h,微波功率400W,微波交联时间为5min,戊二醛用量为4mL。两种吸附剂对Cr(VI)的吸附速率较快2h基本达到吸附平衡,其pH适宜范围分别为2~7和2~5.5,随着温度的提高,吸附量均有所下降,共存阴离子对Cr(VI)的吸附有一定影响。
　　对两种吸附剂的等温吸附特性进行了研究,对两种吸附剂吸附水溶液中Cr(VI)的试验数据分别用Langmuir等温模型、Freundlich等温模型进行了拟合,通过Langmuir等温模型预测出两种吸附剂的饱和吸附量分别为147mg/g和214mg/g,通过Freundlich模型的n值的计算来确定吸附过程的难易程度。同时对吸附剂的吸附动力学特性进行了研究,对两种吸附剂吸附水溶液中Cr(VI)的试验数据分别用一级动力学、二级动力学和颗粒内扩散模型进行了拟合,计算了吸附过程的热力学参数,并用SEM、FTIR等对吸附剂进行了结构表征。对两种吸附剂的再生性能进行了研究,考察了不同脱附剂对吸附Cr(VI)后的吸附剂的脱附效果。研究结果表明,两种吸附剂吸附水溶液中Cr(VI)的试验数据能够用准一级吸附动力学模型和准二级吸附动力学模型较好的拟合,等温吸附数据能够用Langmuir模型和Freundlich模型很好的拟合,通过计算热力学参数可知吸附过程均为自发过程,且均为放热反应。

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第1章 绪论

1.1 课题来源、课题背景及研究的目的和意义

1.2含铬废水处理工艺现状分析

1.3壳聚糖及壳聚糖改性吸附剂研究现状

1.4微波及其在壳聚糖改性中的应用研究现状

1.5本课题主要研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1 实验仪器与试剂

2.2 吸附剂制备方法

2.3 分析测定方法

第3章 壳聚糖凝胶吸附剂的制备及表征

3.1 引言

3.2 壳聚糖凝胶吸附剂的制备

3.3 壳聚糖凝胶吸附剂对Cr( VI)的吸附性能研究

3.4 壳聚糖凝胶吸附剂的结构表征

3.5 本章小结

第4章 接枝PEI壳聚糖微球的制备及表征

4.1 引言

4.2 交联PEI的壳聚糖微球的制备

4.3 接枝PEI壳聚糖微球对Cr( VI)的吸附性能研究

4.4 接枝PEI壳聚糖微球的结构表征

4.5 本章小结

第5章 以壳聚糖为基体的吸附剂对Cr(VI)的吸附特性及机理

5.1 引言

5.2 Cr(VI)在壳聚糖基吸附剂上的等温吸附特性

5.3 Cr(VI)在壳聚糖基吸附剂上的吸附动力学特性

5.4 Cr(VI)在壳聚糖基吸附剂上的吸附热力学特性

5.5 壳聚糖基吸附材料的再生和机理

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及其它成果

声明

《学位论文出版授权书》

致谢