壳聚糖接枝聚丙烯酸2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/氧化石墨复合树脂的制备及对染料吸附性能的研究

摘要

生态环境问题在近几年逐渐受到广泛关注，工厂工业等领域产生的染料废水也是其中备受关注的重要方面。由于印染工业的废水内染料成分复杂，现有一些吸附材料大多不易操作，且成本昂贵。因此，制备一种吸附效果优良的复合树脂用来处理废水是十分重要且亟待解决的问题。　　本文制备的复合树脂是一种新型高分子吸附材料，其优点在于内部含有大量的吸附位点，且便于回收重复利用。氧化石墨独特的片层结构使得氧化石墨在改善吸附材料性能方面有明显的效果。壳聚糖具有良好的水溶性、安全性以及对染料、金属离子的优良吸附性，被广泛应用于污水处理等相关领域。作为工业废水处理的聚合单体，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸具有用量少的优点，且其应用效果优于现有其他聚丙烯胺类水处理材料。　　本文使用的主要原料有丙烯酸(AA)、壳聚糖(CTS)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、氧化石墨(GO)，交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)，引发剂为过硫酸钾(KPS)，通过改进后的Hummers法制备了复合树脂CTS-g-(AA-co-AMPS)/GO。表征方式分别采用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)及差示扫描量热仪(DSC)来分析复合树脂的结构和特征。　　本文分别选用五种阴阳离子染料，使用制备的复合树脂吸附染料溶液，通过改变氧化石墨含量、复合树脂用量、染料初始浓度等变量从而测试吸附材料的吸附性能，并研究了解复合树脂的吸附性能，通过计算分析后得到其吸附热力学及动力学的规律。

目录

声明

变量注释表

1 绪论

1.1 阴阳离子染料用途及危害

1.2 印染废液的处理方法

1.3 CTS-g-P(AA-co-AMPS)/GO 复合树脂

1.3.1 壳聚糖

1.3.2 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸

1.3.3 氧化石墨

1.4 复合树脂的应用及发展

1.5 等温吸附模型

1.5.1 Langmuir吸附等温方程

1.5.2 Freundlich吸附等温方程

1.5.3 Dubinin-Radushkevich吸附等温方程

1.5.4 Redlich-Peterson吸附等温方程

1.6 吸附动力学模型

1.6.1 Elovich方程

1.6.2 拟一级动力学方程

1.6.3拟二级动力学方程

1.7 吸附热力学

1.8 选题依据、研究内容及创新点

1.8.1 选题依据

1.8.2 研究内容

1.8.3 创新点

2 CTS-g-P(AA-co-AMPS)/GO复合树脂选用

2.1 前言

2.2.1 实验仪器

2.2.2 实验试剂

2.2.3 氧化石墨(GO)的制备

2.2.4 CTS-g-P(AA-co-AMPS)/GO复合树脂制备

2.3 正交实验选取复合树脂

2.3.1 正交实验选用复合树脂吸附阳离子染料

2.3.2 正交实验选用复合树脂吸附阴离子染料

2.4 CTS-g-P(AA-co-AMPS)/GO复合材料表征及分析

2.4.1 红外光谱分析

2.4.2 XRD射线衍射分析

2.4.3 SEM扫描电镜分析

2.4.4 TEM透射电镜分析

2.4.5 DSC差示扫描量热分析

2.4.6 TGA热重分析

2.5 吸附性能测试

2.6 解吸性能

3 CTS-g-P(AA-co-AMPS)/GO对阳离子染料的吸附性能研究

3.1五种阳离子染料概述

3.1.1 甲基橙

3.1.2 甲基紫

3.1.3 罗丹明

3.1.4 罗丹明6G

3.1.5 亚甲基蓝

3.2 单一染料标准曲线

3.3 氧化石墨含量对复合树脂吸附性能的影响

3.4 树脂用量对复合树脂吸附性能的影响

3.5 接触时间对复合树脂吸附性能的影响

3.6 染料初始浓度对复合树脂吸附性能的影响

3.7 离子强度对复合树脂吸附性能的影响

3.8 等温吸附线

3.9 吸附热力学

3.10 吸附动力学

3.11 CTS-g-P(AA-co-AMPS)/GO 复合树脂与染料分子的作用机理

3.12 解吸附性能

3.13 本章小结

4 CTS-g-P(AA-co-AMPS)/GO对阴离子染料的吸附性能研究

4.1五种阴离子染料概述

4.1.1 孔雀石绿

4.1.2 刚果红

4.1.3 胭脂红

4.1.4 酸性铬兰K

4.1.5 日落黄

4.2 单一染料标准曲线

4.3 氧化石墨含量对复合树脂吸附性能的影响

4.4 树脂用量对复合树脂吸附性能的影响

4.5 接触时间对复合树脂吸附性能的影响

4.6 染料初始浓度对复合树脂吸附性能的影响

4.7 离子强度对复合树脂吸附性能的影响

4.8 等温吸附线

4.9 吸附热力学

4.10 吸附动力学

4.11 CTS-g-P(AA-co-AMPS)/GO 复合树脂与染料分子的作用机理

4.12 解吸附性能

4.13 本章小结

5 结论

参考文献

作者简历

致谢

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