壳聚糖基复合海绵的制备及吸附性能研究

来源 :华南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ferer1019
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随着工业化程度的不断提高,环境污染问题日趋严重。空气污染、水污染、土壤污染等环境污染问题对人类生活环境和生态系统造成越来越严重的影响。印染行业是工业废水排放大户,各行业中,印染纺织业排放量排在第4位,排入水体的印染废水即使是很少量,也足够影响水生生物的食物网。印染废水进入水体,不仅会引起感官上的不舒服,而且会导致水体透光率降低,水体生态系统的破坏。印染废水的处理方法很多,各种处理方法相比之下,吸附法因其成本低,方法简单易操作而被广泛使用,研究具有易降解并且不会对环境造成二次污染等优点的吸附材质及寻找新型材料已成为目前吸附技术研究的重点。  壳聚糖是甲壳素经脱乙酰作用的产物,来源丰富,由于壳聚糖分子的特殊结构及大量的-OH、-NH2,并具有很高的反应活性。同时,其无毒、具有良好的生物相容性和生物可降解性,已被广泛应用于生物技术、生物医学、微生物学、制药学、催化以及环境等领域[1-2],壳聚糖在结构和性质上的优越性使得其在吸附领域展现了广阔的应用前景,而改性后的壳聚糖能克服其耐酸性差的特性,受到了学术界的广泛关注。因此,本文利用壳聚糖的聚阳电解质特性制备了CS/SA13,并通过添加羧甲基纤维素钠进行改性成功制备CS/SA/CMC吸附剂,研究其制备机理,及其对水中阴、阳离子染料的吸附去除效率。  首先利用壳聚糖与海藻酸钠两者在静电作用下共混结合,在冷冻干燥技术下避免了有毒交联剂的使用,成功制备了无毒、吸湿性较强、可生物降解及生物相容性好的CS/SA13,并通过添加CMC,对其进行改性,成功制备了CS/SA/CMC。本论文以CS/SA13、CS/SA/CMC作为吸附剂的基体材料,傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等多种表征结果表明:CS/SA13、CS/SA/CMC具有良好的介孔结构、较大的比表面积与较大的孔径分布。CS/SA13、CS/SA/CMC都具有较高的吸水率。  其次通过阴、阳离子染料的静态吸附实验,研究CS/SA13、CS/SA/CMC的最佳吸附条件,同时分别对其吸附动力学和吸附热力学进行了探讨。结果表明,反应时间、温度、pH值、吸附剂投加量等工艺参数对吸附阴阳离子染料都有较大影响。优化条件下反应,CS/SA13、CS/SA/CMC对刚果红最大吸附量分别为116.98 mg g-1、98.38 mg g-1;CS/SA13、CS/SA/CMC对结晶紫最大吸附量分别为33.55 mg g-1、45.98 mg g-1。在外力作用下, CS/SA/CMC比CS/SA13具有更好的稳定性,耐酸碱性,且CS/SA/CMC具有可再生性。故吸附剂CS/SA/CMC具有很好的应用前景。  刚果红、结晶紫在C S/SA13和CS/SA/CMC的吸附符合Langmuir吸附等温线模型和准二级动力学模型,吸附速率随着初始浓度增加而减少,最大吸附量随着温度升高而减少,为放热过程。
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