羧甲基壳聚糖改性蒙脱石的制备及其吸附性能的研究

摘要

近年来，蒙脱石作为吸附剂被广泛应用于废水处理中，尤其是改性后的蒙脱石具有更高的比表面积和更强的阳离子交换性，对水体中各种类型的污染物都有一定的吸附性能，因而在环境保护领域有着广阔的应用前景。 本文以钙蒙脱石(Ca-Mt)为原料，先后使用Na2CO3和羧甲基壳聚糖(CMC)对其改性，制备了钠蒙脱石(Na-Mt)和羧甲基壳聚糖改性蒙脱石(CMC-Mt)。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)等表征手段对改性后的蒙脱石进行结构表征。 使用Na2CO3将Ca-Mt改性为Na-Mt，性能测试结果表明，钠化改性后的吸蓝量、膨胀容和阳离子交换量等数值明显高于未改性前的蒙脱石，足以说明Na-Mt的各项性能优于Ca-Mt。 在制备Na-Mt的基础上，选用CMC作为改性剂，制备出了CMC-Mt。XRD和FT-IR结果表明，CMC成功插入Na-Mt的片层间，但是并没有改变Na-Mt的基本骨架。通过TGA分析发现，吸热峰发生偏移，且CMC-Mt的热稳定性优于Na-Mt。 将CMC-Mt应用于对四环素类抗生素的吸附、重金属离子的去除和染料的脱色方面，取得了良好的效果。其中，CMC-Mt对盐酸四环素和盐酸金霉素的去除率分别为95.2％和96.9％，对Pb2+的去除率达92％以上（Langmuir模型的拟合结果表明对Pb2+的饱和吸附量可达到100.40mg·g-1），对刚果红的脱色率可达98％以上。 CMC-Mt对四环素类抗生素的吸附均符合拟二级动力学方程和Freundlish模型，是一个可以自发进行的放热过程;对Pb2+的吸附符合拟二级动力学方程(R2＞0.999);对刚果红的吸附遵循拟二级动力学方程和Langmuir模型，是可以自发进行的吸热过程。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 蒙脱石概述

1．2．1 蒙脱石的结构

1．2．2 蒙脱石的分类

1．2．3 蒙脱石的性质

1．2．4 蒙脱石的应用

1．3 蒙脱石的改性研究

1．3．1 活化改性

1．3．2 钠化改性

1．3．3 改性剂改性

1．4 改性蒙脱石的结构表征

1．5 改性蒙脱在废水处理中的应用

1．5．1 去除有机污染物

1．5．2 去除重金属离子

1．5．3 印染废水脱色

1．6 羧甲基壳聚糖改性剂的概述

1．6．1 羧甲基壳聚糖的结构与性质

1．6．2 羧甲基壳聚糖的应用

1．7 课题研究内容的与意义

2 实验内容

2．1 主要原料及试剂

2．1．1 原料

2．1．2 主要试剂

2．2 实验仪器

2．3 样品的分析与表征

2．3．3 热重分析(TGA)

2．3．4 比表面测试(BET)

3 钠化蒙脱石和CMC改性蒙脱石的制备及其表征

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 钠化蒙脱石的制备

3．2．2 钠化蒙脱石的性能测试实验

3．2．3 羧甲基壳聚糖改性蒙脱石的制备

3．3 结果与讨论

3．3．1 钠化蒙脱石的性能评价

3．3．2 改性蒙脱石的结构表征

3．3．3 羧甲基壳聚糖对蒙脱石的改性机理

3．4 本章小结

4 CMC改性蒙脱石对四环素类抗生素的吸附性能研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 分析方法

4．2．2 吸附实验

4．2．3 影响四环素类抗生素吸附效果的因素

4．3 结果与讨论

4．3．1 吸附四环素类抗生素效果比较

4．3．2 CMC-Mt投加量对吸附四环素类抗生素的影响

4．3．4 温度对CMC-Mt吸附四环素类抗生素的影响

4．3．5 pH对CMC-Mt吸附四环素类抗生素的影响

4．3．6 吸附动力学研究

4．3．7 吸附等温线实验

4．3．8吸附热力学研究

4．4 本章小结

5 CMC改性蒙脱石对Pb2+的吸附性能研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验方法

5．2．2 影响Pb2+吸附效果的因素

5．3 结果与讨论

5．3．1 吸附Pb2+效果比较

5．3．2 投加量对Pb2+吸附的影响

5．3．3 时间对吸附Pb2+的影响

5．3．4 温度对吸附Pb2+的影响

5．3．5 pH对吸附的影响

5．3．6 吸附动力学研究

5．3．7 吸附等温线实验

5．3．8 吸附热力学研究

5．4 本章小结

6 CMC改性蒙脱石对染料的吸附性能研究

6．1 引言

6．2 实验部分

6．2．1 实验方法

6．2．2 影响刚果红吸附效果的因素

6．3 结果与讨论

6．3．1 刚果红脱色效果比较

6．3．2 投加量对刚果红脱色率的影响

6．3．3 不同温度下吸附时间对吸附量的影响

6．3．4 pH对吸附量的影响

6．3．5 吸附动力学研究

6．3．6 等温吸附实验

6．3．7 吸附热力学研究

6．4 本章小结

7 结束语

致谢

参考文献

附录