改性壳聚糖磁性微粒的制图及其应用

摘要

水是人类生存最基本的需求,然而随着工业的迅猛发展,水体污染问题日益突出,同时,人们物质生活水平的不断提高对水质也提出了更高的要求。就目前的水体污染特点看,水体中可溶性有机物质及非生物降解化合物等逐年增多,但目前常规水处理手段对这一类污染物的去除效果并不显著,同时现行的许多水处理试剂还可能产生对环境有害的二次污染物质,这无疑对环境保护以及可持续发展等带来不利影响。因此寻求兼有高效、环保、经济且无二次污染的水处理技术是当前水处理领域的研究热点和前沿课题。
　　 本文用共沉淀法制备Fe3O4磁性纳米粒子,并对其用油酸进行表面改性;同时制备羧甲基壳聚糖,继而采用反相悬浮法制备羧甲基壳聚糖磁性微粒。考察了交联剂的种类和羧甲基壳聚糖/改性Fe3O4的质量比等条件对制备微粒的影响。应用透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、红外谱图(IR)、纳米粒度及Zeta电位分析仪(DLS)、热重分析仪(TGA)及震荡样品磁强计(VSM)等对磁性微粒的形态与特性进行了表征。研究结果表明,在适宜的交联剂,交联剂用量,羧甲基壳聚糖/改性Fe3O4的质量比等条件下,可以制得大小为5～20nm的球形颗粒、磁性很强且热稳定性良好的壳聚糖磁性微粒。
　　 将改性壳聚糖磁性微粒作为絮凝剂,探讨了该絮凝剂对制浆造纸废水的絮凝作用,着重考察了改性壳聚糖磁性微粒的投入量、体系pH值、搅拌速度、搅拌时间、沉降时间对制浆造纸废水中CODcr去除率的影响。结果表明改性壳聚糖磁性微粒对COD含量高的制浆造纸废水的COD去除率可达56.52％,对COD含量较低的制浆造纸废水的COD去除率可达29.56％,说明改性壳聚糖磁性微粒对CODcr高的制浆造纸废水处理效果比较明显,如果利用改性壳聚糖磁性微粒作为最初的絮凝剂可以大大的降低CODcr值,达到相同去除效果时,可减少不必要的制浆造纸废水后续处理工段,从而降低成本,节省能源消耗,因此改性壳聚糖磁性微粒作为絮凝剂对制浆造纸废水的处理切实可行。同时进一步考察了对COD含量较高的制浆造纸废水的悬浮物SS和色度去除效果的影响,结果表明对SS的去除率达到了52.14％,并且色度最低可达到80倍左右,刚好达到制浆企业的废水排污标准。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 纳米材料简介

1.1.1 纳米材料的定义

1.1.2 纳米材料的性质

1.2 磁性纳米微粒的性质

1.3 磁性高分子纳米微粒简介

1.3.1 磁性高分子微粒的结构及组成

1.3.2 磁性高分子微球的应用

1.3.3 磁性高分子微球的研究进展

1.4 壳聚糖简介

1.4.1 壳聚糖结构

1.4.2 壳聚糖的制备

1.4.3 壳聚糖的性质

1.5 磁性壳聚糖纳米微粒的应用研究

1.5.1 磁性壳聚糖微粒的分类

1.5.2 磁性壳聚糖微粒的制备

1.5.3 磁性壳聚糖微粒的应用研究

1.6 造纸工业废水概况

1.6.1 制浆造纸废水的特点

1.6.2 制浆造纸废水中的污染物

1.6.3 制浆造纸废水处理方法原理

1.7 本文研究的内容及意义

1.7.1 本文研究的内容

1.7.2 本文研究的意义

第二章 改性壳聚糖磁性微粒的制备

2.1 实验材料与仪器

2.1.1 实验材料

2.1.2 实验仪器

2.2 改性壳聚糖磁性微粒的制备

2.2.1 改性Fe3O4的制备

2.2.2 羧甲基壳聚糖的制备

2.2.3 改性壳聚糖磁性微粒的制备

2.3 改性壳聚糖磁性微粒制备的影响因素

2.3.1 交联剂种类对改性壳聚糖磁性颗粒的影响

2.3.2 改性壳聚糖/改性Fe3O4的质量比对磁性颗粒的影响

2.3.3 制备改性壳聚糖磁性微粒最佳条件的确定

2.4 结果与讨论

2.4.1 交联剂种类对改性壳聚糖磁性颗粒的影响

2.4.2 改性壳聚糖/改性Fe3O4的质量比对磁性颗粒的影响

2.4.2 制备改性壳聚糖磁性微粒最佳条件的确定

2.5 本章小结

第三章 改性壳聚糖磁性微粒的表征

3.1 实验材料与仪器

3.1.1 实验材料

3.1.2 实验仪器

3.2 改性壳聚糖磁性微粒的表征方法

3.2.1 红外光谱测试(FT-IR)

3.2.2 透射电子显微镜的测试(TEM)

3.2.3 原子力显微镜的测试(AFM)

3.2.4 振动样品磁强计的测试(VSM)

3.2.5 热分析仪的测试(TGA)

3.3 结果与讨论

3.3.1 红外光谱的分析

3.3.2 粒径分析

3.3.3 磁性分析

3.3.4 热分析

3.4 本章小结

第四章 改性壳聚糖磁性微粒在造纸废水中的应用

4.1 结果与讨论

4.1.1 实验材料

4.1.2 实验仪器

4.2 改性壳聚糖磁性微粒在制浆造纸废水中的应用

4.2.1 改性壳聚糖磁性微粒对制浆造纸废水中CODcr的去除效果的研究

4.2.2 改性壳聚糖磁性微粒对制浆造纸废水中悬浮物SS的去除效果的研究

4.2.3 改性壳聚糖磁性微粒对制浆造纸废水中色度的去除效果的研究

4.3 测试方法

4.3.1 CODcr的测定

4.3.1 悬浮物SS的测定

4.3.1 色度的测定

4.4 结果与讨论

4.4.1 改性壳聚糖磁性微粒对1#制浆造纸废水中CODcr去除效果的研究

4.4.2 改性壳聚糖磁性微粒对1#制浆造纸废水中SS的去除效果的研究

4.4.3 改性壳聚糖磁性微粒对1#制浆造纸废水中色度的去除效果的研究

4.4.4 改性壳聚糖磁性微粒对2撑制浆造纸废水中CODcr去除效果的研究

4.5 本章小结

第五章 全文结论与展望

5.1 全文结论

5.2 进一步研究方向

5.3 展望

致谢

参考文献

附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文