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羧甲基壳聚糖(Carboxymethyl-chitosan)是壳聚糖(Chitosan)羧基化反应后的一种有着独特性质的水溶性衍生物,羧甲基壳聚糖具有优良的生物相容性。菠萝(Ananascomosus L.Merryl)在加工过程中产生的大量皮渣废弃物,对环境和生态系统有着不良的影响。利用菠萝加工的下脚料皮渣纤维(Raw pineapple peel fiber)进行改性,将改性的菠萝皮渣纤维作为填充剂,制备出羧甲基壳聚糖与改性菠萝皮渣纤维两种类型的复配物,研究了两种复配物和羧甲基壳聚糖作为吸附剂的应用性能。本研究为拓宽壳聚糖衍生物的应用及菠萝皮渣的高效利用提供了理论依据和技术指导,为开发天然新型的重金属离子吸附剂提供了新途径。主要研究内容及结果如下:(1)羧甲基壳聚糖和改性的菠萝皮渣纤维的两种复配物的制备及表征。通过原料菠萝皮渣(RPPF)与琥珀酸酐在70℃下通过回流二甲基亚砜试剂的改性反应,把羧基官能团引入到纤维骨架上,得到的改性菠萝皮渣纤维(MPPF)。利用已制备的羧甲基壳聚糖和改性的菠萝皮渣纤维在一定条件下混合,得到非交联复配物和用乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)为交联剂的交联复配物。通过羧甲基壳聚糖和复配物的脱水率和抗拉强度的测定,表明复配物比羧甲基壳聚糖有更大的致密性和机械强度。通过热重分析(TGA)和红外吸收光谱(IR)对复配物的表征,表明改性的菠萝皮渣纤维和羧甲基壳聚糖有较好的相容性和较强的氢键作用。(2)羧甲基壳聚糖和两种复配物对铜离子的吸附特性研究。羧甲基壳聚糖和两种复配物对铜离子的吸附遵循拟二级动力学模型和Langmuir等温线模型。羧甲基壳聚糖、非交联的CMC/MPPF复配物和交联的CMC/MPPF复配物吸附对铜离子的最大吸附容量分别在pH为7、8和6时,羧甲基壳聚糖、非交联的CMC/MPPF复配物和交联的CMC/MPPF复配物对铜离子(Cu2+)的最大吸附容量分别为42.12mg/g、60.64mg/g和41.73mg/g。(3)羧甲基壳聚糖和两种复配物对镉离子的吸附特性研究。羧甲基壳聚糖和两种复配物对镉离子的吸附同样遵循拟二级动力学模型和Langmuir等温线模型。羧甲基壳聚糖、非交联的CMC/MPPF复配物和交联的CMC/MPPF复配物吸附对镉离子的最大吸附容量分别在pH为7、7和5.5时,羧甲基壳聚糖、非交联的CMC/MPPF复配物和交联的CMC/MPPF复配物对镉离子(Cd2+)的最大吸附容量分别为93.80mg/g、95.69mg/g和92.73mg/g。(4)两种复配物吸附铜离子和镉离子的机制。通过红外光谱分析可知,-OH、-COOH和-NH2均可能涉及复配物吸附铜离子(Cu2+)和镉离子(Cd2+)的过程。非交联复配物中可能主要是-COOH参与吸附铜离子和镉离子,交联复配物中可能主要是-NH2参与吸附铜离子,但是参与吸附镉离子(Cd2+)的主要可能是-COOH和-NH2。吸附过程非常复杂,配位络合、离子交换以及静电吸附均可强化对铜离子(Cu2+)和镉离子(Cd2+)的吸附过程。