论文部分内容阅读
重金属Cr（VI）是国际上公认的3种致癌金属物之一,其导致的环境污染问题对人类的健康和生存造成了严重威胁,已经引起社会各界广泛的关注。吸附法因具有高效率、简单、灵活和低成本等优点使其成为水中Cr（VI）去除的热点技术,吸附容量高、选择性好和分离快速简便是吸附剂选择的关键。壳聚糖链上具有可作为螯合金属离子位点的氨基和羟基,因此,被认为是适合吸附重金属离子的天然生物材料吸附剂。本研究以壳聚糖为原料,通过化学交联法制备了一种高吸附容量可快速磁分离的Fe3O4@CS@Hc吸附剂;通过羧基化改性壳聚糖,用二硫代氨基甲酸（DTC）进行表面功能化,又制得一种高吸附容量可沉淀分离的O-CMCS-DTC新型吸附剂。以Cr（VI）为目标污染物,研究了两种吸附剂对水中Cr（VI）的吸附动力学、吸附等温线,考察了吸附剂投加量、溶液pH、温度、共存阳离子等对吸附性能的影响,并研究了吸附剂的再生。采用SEM、FT-IR等手段对O-CMCS-DTC表面形貌特征及官能团进行了表征分析;采用BET、FT-IR、XPS、VSM等手段对Fe3O4@CS@Hc的表面成分、官能团、磁性等进行了表征分析。主要研究结果如下:（1）动力学实验结果表明,Fe3O4@CS@Hc与O-CMCS-DTC对水中Cr（VI）的吸附过程均符合准二级动力学模型,吸附过程受化学吸附控制;吸附等温线实验结果表明,Fe3O4@CS@Hc与O-CMCS-DTC对水中Cr（VI）的吸附均能很好地符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附容量分别为142.65 mg/g、270.27 mg/g。（2）吸附影响因素研究表明,pH是影响吸附反应最关键的因素,在酸性条件下Fe3O4@CS@Hc与O-CMCS-DTC对水中Cr（VI）的吸附效果更好,其最适pH分别为4.0和3.0;吸附容量随吸附剂投加量的增加而减少;温度升高,有利于O-CMCS-DTC对Cr（VI）的吸附,此吸附为自发的吸热过程,温度对Fe3O4@CS@Hc基本无影响;水中共存Mg2+会抑制两种吸附剂对Cr（VI）的吸附,其他共存阳离子对这两种吸附剂对Cr（Ⅵ）的吸附影响较小。（3）再生研究表明,吸附饱和的Fe3O4@CS@Hc用0.1 mol/LNaOH溶液的解析效果最好,在510 min内,解析率达到97.6%,且在五次循环再生后,其对水中Cr（VI）的去除率仍能达到93.7%,表明Fe3O4@CS@Hc具有良好的再生性能。（4）SEM分析表明,O-CMCS-DTC表面因接枝反应略显粗糙;FT-IR图谱表明,二硫代氨基甲酸表面修饰后有新峰出现,分别是在1454 cm-1（N-C=S）与1002 cm-1（C-S）的特征峰,官能团参与吸附反应;改性后的Fe3O4@CS@Hc的BET分析表明,其比表面积有所下降,但孔径体积有所增加;FT-IR分析表明,在1577 cm-1处发现腐植酸特征峰,表明腐植酸成功复合在磁性壳聚糖上,羧基等基团的增加有利于对Cr（VI）的吸附;XPS分析表明,铁氧化物参与吸附反应,Cr元素存在于吸附剂吸附产物中,在吸附剂表面Cr元素有70.4%以Cr（Ⅲ）形式存在,有29.6%以Cr（VI）形式存在。吸附剂对Cr（VI）有吸附作用与还原作用。VSM分析表明,Fe3O4和Fe3O4@CS@Hc的饱和磁化强度为46.5 emu/g和19.5 emu/g,具有一定的超顺磁性,可实现快速磁分离。