环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂对金（Ⅲ）吸附性能的研究

摘要

自然界中的虾、蟹壳等经过脱钙、脱蛋白质、脱色素等处理后，可得到一种天然高分子材料——甲壳质，其化学名称为(1，4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β—D葡聚糖。甲壳质经脱乙酰基处理后的产物为壳聚糖，由于壳聚糖结构上具有氨基、羟基等官能团，易与金属形成配合物，因而可用作吸附金属的吸附剂。 但是在酸性介质中，壳聚糖分子中的氨基-NH2容易被质子化，形成-NH3+，就会溶于酸性介质而造成吸附剂的软化流失，同时-NH3+与金属阳离子产生排斥作用，也会影响其吸附性能。因而为了扩大壳聚糖的应用范围，在用壳聚糖作吸附剂或富集剂时，可用交联剂与之交联，使之由线性聚合物转变为网状聚合物，提高其吸附性能。 本文用环氧氯丙烷和硫脲合成了环硫氯丙烷(nD20=1.5289)，用甲壳质自制壳聚糖(交联度92％)，然后以环硫氯丙烷作交联剂，通过与壳聚糖交联合成环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂。本文还以环氧氯丙烷为交联剂合成了环氧氯丙烷交联壳聚糖树脂，并与环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂对金(Ⅲ)的吸附性能进行了对比研究。 影响交联壳聚糖树脂对Au(Ⅲ)离子吸附性能的主要因素有吸附时间、树脂用量、反应温度、初始离子浓度、介质的pH值等。为了全面考察各个因素对树脂吸附性能的影响趋势，我们对两种树脂分别设计了五因素四水平正交试验，根据正交试验结果分别做出了每一因素对吸附量及吸附率的影响趋势图，并讨论了上述五种因素与树脂吸附量、吸附率的关系。又分别选出两个主要因素对环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂对金(Ⅲ)的吸附性能做了进一步研究。 通过上述研究，本文主要得出了如下结论： (1)各因素对环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂吸附量的影响程度大小：溶液的初始浓度＞树脂用量＞振荡时间＞溶液pH值＞温度。各因素对环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂吸附率的影响程度大小：反应温度＞溶液pH值＞树脂用量＞溶液初始浓度＞振荡时间。 (2)各因素对环氧氯丙烷交联壳聚糖树脂吸附量的影响程度大小：溶液初始浓度＞树脂用量＞溶液pH值＞振荡时间＞反应温度。各因素对环氧氯丙烷交联壳聚糖树脂吸附率的影响程度大小：溶液pH值＞树脂用量＞振荡时间＞溶液初始浓度＞反应温度。 (3)使环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂达到较好吸附率的最佳配合条件为：溶液值pH为4，振荡时间为45分钟，反应温度为25℃，溶液初始浓度为100mg·l-1，树脂用量为35mg。 (4)对于pH值、吸附时间、温度、溶液初始浓度等反应条件，在树脂对金(Ⅲ)的吸附过程中，环氧氯丙烷交联壳聚糖树脂较环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂对反应条件更为敏感，因而环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂用于吸附金(Ⅲ)时的所适用的条件范围更广。 (5)在相同的pH值、温度、吸附时间、溶液初始浓度及树脂用量条件下，环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂比环氧氯丙烷交联壳聚糖树脂有更高的吸附量和吸附率。

目录

文摘

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第一章前言

1.1研究背景

1.2甲壳质及壳聚糖的研究、发展及应用

1.2.1甲壳质及壳聚糖概述

1.2.2甲壳质及壳聚糖的制备方法

1.2.3甲壳质及壳聚糖的发展及应用

1.3交联壳聚糖的合成及其吸附金属的研究和发展

1.3.1交联壳聚糖的主要合成方法

1.3.2对壳聚糖的交联产物进行化学修饰

1.3.3交联壳聚糖的应用

1.4本文研究内容

第二章壳聚糖的制备

2.1壳聚糖的制备

2.1.1实验原理概述

2.1.2试验仪器及试剂

2.1.3制备壳聚糖的方法

2.2壳聚糖脱乙酰度的测定

2.2.1测定原理

2.2.2测定步骤

2.2.3试验结果及讨论

2.3粘度的测定

2.4壳聚糖的红外光谱分析

第三章交联壳聚糖树脂的合成

3.1环硫氯丙烷的制备

3.1.1环硫氯丙烷制备原理

3.1.2实验仪器及试剂

3.1.3制备方法及折光度的测定

3.2环硫氯丙烷交联壳聚糖(CCCS)树脂的合成

3.2.1 CCCS树脂合成原理

3.2.2实验仪器及试剂

3.2.3 CCCS树脂的合成

3.3环氧氯丙烷交联壳聚糖(ECCS)树脂的合成

3.3.1 ECCS树脂合成路线

3.3.2实验仪器及试剂

3.3.3用环氧氯丙烷作交联剂的ECCS树脂的合成

3.4 ECCS树脂交联度的测定

3.5交联壳聚糖树脂的红外表征

第四章环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂对金的吸附性能

4.1 CCCS树脂吸附性能测试概述

4.1.1 CCCS树脂的吸附量

4.1.2 CCCS树脂的吸附率

4.2主要试验仪器及试剂

4.3 CCCS树脂吸附性能的测试方法

4.3.1金标准溶液的配制

4.3.2原子吸收测定金溶液工作曲线的绘制

4.3.3 CCCS吸附量和吸附率的测定

4.3.4 CCCS树脂吸附条件的正交设计试验

4.4环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂的各因素影响趋势图

4.4.1.CCCS树脂正交试验结果分析

4.4.2各因素对CCCS树脂吸附性能的影响趋势分析

4.5环氧氯丙烷交联壳聚糖(ECCS)树脂的各因素影响趋势图

4.5.1.ECCS树脂正交试验结果分析

4.5.2各因素对ECCS树脂树脂吸附性能的影响趋势分析

4.6环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂的单因素试验

4.6.1离子溶液原始浓度对CCCS树脂吸附性能的影响

4.6.2.树脂用量对CCCS树脂吸附性能的影响

第五章CCCS和ECCS树脂对金（Ⅲ）吸附性能的比较研究

5.1 CCCS树脂和ECCS树脂吸附量的比较

5.2 CCCS树脂和ECCS树脂吸附率的比较

5.3各因素对CCCS树脂和ECCS树脂吸附性能影响程度

5.4各影响因素对树脂吸附性能影响趋势的比较

5.4.1溶液的pH值对CCCS树脂和ECCS树脂吸附性能的影响

5.4.2吸附时间对CCCS树脂和ECCS树脂吸附性能的影响

5.4.3温度对CCCS树脂和ECCS树脂吸附性能的影响

5.4.4树脂的用量对CCCS树脂和ECCS树脂吸附性能的影响

5.4.5溶液的初始浓度对CCCS树脂和ECCS树脂吸附性能的影响

第六章环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂吸附金的机理

6.1配合物的基本理论

6.1.1配合物的组成

6.1.2硬软酸碱理论

6.2吸附过程原理

6.3环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂吸附金(Ⅲ)的机理

第七章结论

参考文献

致谢

附：在读期间所发表的与本课题相关的学术论文