微波法合成改性壳聚糖及其在水处理中的应用

摘要

本论文采用微波辐射技术，以香草醛、壳聚糖为原料通过单因素和正交实验优化，制备出香草醛改性壳聚糖(Chitosan modified by vanillin缩写为V-CTS)及香草醛改性壳聚糖膜(缩写为V-CTS膜)吸附剂。以重金属离子模拟废水为处理对象，吸附量为主要评价指标。从吸附剂制备的最佳工艺、吸附实验条件、吸附剂再生、热力学和动力学数据拟合、柱吸附、多元离子分离等多个方面，研究了香草醛和壳聚糖的改性产品对重金属离子的吸附特性。
　　研究结果表明，1）通过单因素和正交实验确定了V-CTS和V-CTS膜的最佳制备条件，吸附剂的结构用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜（SEM）、X-射线分析（XRD）进行了表征和比表面的测定，表明V-CTS和V-CTS膜产品具有发达的微孔结构、较大的比表面积，低的结晶度，在酸性溶液中的稳定性较好。2）考察了在不同pH、投加量、吸附时间、初始浓度和温度条件下V-CTS对Cu（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）和V-CTS膜对Cu（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）的吸附特性。3）进一步考察了V-CTS对Cu（Ⅱ）的动态吸附，研究了不同的进液流速、床层高度对Cu（Ⅱ）穿透曲线的影响。4)同时考察了V-CTS和V-CTS膜在不同温度下的吸附热力学和吸附动力学，分别使用二个热力学和二个动力学模型分析拟合实验数据。其中，Freundlich热力学模型、Pseudo二级动力学模型相关性最高。5）通过灵活调节 pH，V-CTS和V-CTS膜可将铜镍和铜镉二元离子选择性分离；也可将铜镉镍三元离子溶液选择性分离，吸附能力大小顺序为Cu（Ⅱ）>Cd（Ⅱ）>Ni（Ⅱ）。6）在相同的条件下，对V-CTS和V-CTS膜的吸附性能进行对比，可知V-CTS膜的吸附性能更优。由此可看出香草醛改性壳聚糖产品的研究为工业废水中重金属离子的处理提供了更有利的数据支持及思路创新。

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第1章 绪论

1.1 重金属离子危害及处理方法

1.2 壳聚糖的基本性质及其对金属离子吸附研究进展

1.3 改性壳聚糖对重金属离子吸附研究进展

1.4 壳聚糖膜的基本性质及其研究进展与应用

1.5 吸附理论

1.6 微波加热技术应用进展

1.7 研究的目标

1.8 研究的内容

1.9 论文创新之处

第2章 微波辐射下香草醛改性壳聚糖的制备及表征

2.1 引言

2.2 实验药品与仪器

2.3 实验方法

2.4 结果与讨论

2.5 小结

第3章 香草醛改性壳聚糖对Cu（Ⅱ）和Pb(Ⅱ)离子的吸附性能

3.1 引言

3.2 实验试剂和仪器

3.3 实验方法

3.4结果与讨论

3.5 小结

第4章 香草醛改性壳聚糖对Cd（Ⅱ）和Ni(Ⅱ)离子的吸附性能

4.1前言

4.2 实验试剂和仪器

4.3 实验方法

4.4 结果与讨论

4.5 小结

第5章 香草醛改性壳聚糖膜制备及其吸附性能的研究

5.1 引言

5.2 仪器装置

5.3 主要试剂

5.4 实验方法

5.5 结果与讨论

5.6 小结

第6章 香草醛改性壳聚糖膜的选择性吸附及其吸附热力学和动力学分析

6.1 引言

6.2 实验试剂和仪器

6.3 实验方法

6.4 结果与讨论

6.5 小结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢