磁性壳聚糖吸附剂的季铵盐改性及磷吸附性能

摘要

为提升吸附剂的固-液分离效率及磷吸附选择性,以粉煤灰磁珠(CMS)为磁核,以甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)改性的壳聚糖(CS)为壳层材料,制备了磁性CMS/CS/MAPTAC吸附剂。利用热重分析、X射线衍射、振动样品磁强计、扫描电镜、红外光谱仪和X射线光电子能谱对CMS/CS/MAPTAC进行了系统表征。研究表明,CMS颗粒均匀分布于CS基体中,MAPTAC以化学键形式与CS结合。所得CMS/CS/MAPTAC具有16.8 emu/g的强磁性,因而可利用磁场实现高效固-液分离。磷吸附试验表明,CMS/CS经MAPTAC修饰后,磷吸附性能大幅提升。在pH=4.0,25℃条件下,其最大磷吸附容量可达50.7 mg/g。溶液pH、时间、浓度、温度和共存阴离子等因素对磷吸附性能具有显著影响。吸附动力学和等温线模拟表明,CMS/CS/MAPTAC的磷吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,以单分子层化学吸附为主。经过五次循环利用后,CMS/CS/MAPTAC仍保留60%以上的磷吸附性能。