以废旧蚕丝为原材料、NaClO溶液为改性剂,采用单因素法和响应面分析法制备改性蚕丝,研究了改性蚕丝对Zn2+、Cu2+、Pb2+的静态吸附和动态吸附性能,并对改性前后的蚕丝进行了表征分析,探究改性蚕丝与重金属离子的作用机理。主要研究内容和所得结论如下:1.蚕丝的改性采用单因素法用NaClO溶液对蚕丝进行改性,以改性蚕丝对重金属离子的吸附量为评价指标,分别考察了 NaClO溶液浓度(以有效氯计)、改性时间、温度和浴比(改性剂NaClO溶液体积以mL为单位与蚕丝干重以g为单位的比值)对改性效果的影响。结果表明,改性蚕丝对重金属离子的吸附量随NaClO溶液浓度、改性时间和改性浴比的增加而增加,随改性温度的升高反而有所减少,且NaClO溶液浓度、改性时间和改性浴比对改性效果的影响较大,确定为显著因素。采用响应面分析法对改性条件进行优化。用Box-Behnken进行实验设计,同时考察了NaClO溶液浓度、改性时间和浴比对改性效果的影响。结果表明,三显著因素对蚕丝改性效果的影响顺序为:NaClO溶液浓度>浴比>改性时间,实验条件下的最佳改性工艺为:NaClO浓度2.4%、改性时间10 h、浴比600 mL/g。2.改性蚕丝对重金属离子的静态吸附用在最佳工艺下改性得到的蚕丝对Zn2+、Cu2+、Pb2+进行静态吸附,考察溶液pH、吸附时间、重金属离子初始浓度、溶液温度以及常见共存离子对吸附量的影响,并用等温吸附模型和吸附动力学模型对实验数据进行拟合。结果表明,pH值对改性蚕丝吸附重金属的影响很大,较高的pH有利于吸附的进行,pH为7时,改性蚕丝对Zn2+的吸附效果最好,吸附量为13.48 mg/g;pH为6时,改性蚕丝对Cu2+、Pb2+吸附效果最好,吸附量分别为17.175mg/g、40.77 mg/g;改性蚕丝对Zn2+、Cu2+、Pb2+的吸附均非常迅速,30min时即能达到平衡吸附量的90%以上,3h时已基本达到平衡;吸附均为吸热过程,吸附量随温度的升高有所增加;吸附等温线均更符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学均更符合Lagergren准二级动力学模型;共存阴阳离子对改性蚕丝吸附Zn2+、Cu2+、Pb2+均有抑制作用,当共存的SO42-、Cl-、CH2COOH-浓度为200mg/L时,吸附量仍为原来的90%以上,当共存的K+、Na+、Ca2+、Mg2+浓度为200mg/L时,吸附量仍为原来的80%以上,说明改性蚕丝对Zn2+、Cu2+、Pb2+有很强的选择吸附性。3.改性蚕丝对重金属离子的动态吸附用改性蚕丝对Zn2+、Cu2+、Pb2+进行动态吸附,考察了吸附柱高径比、重金属离子初始浓度和溶液流速对穿透曲线和吸附量的影响。结果表明,改性蚕丝动态吸附Zn2+、Cu2+和Pb2+的穿透点随吸附柱高径比的增加向右移动,穿透时间延长,随重金属离子初始浓度和溶液流速的增加向左移动,穿透时间缩短;改性蚕丝对Zn2+、Cu2+和Pb2+的吸附量随吸附柱高径比的增加而减小,随重金属离子初始浓度和流速的增加而增大。4.蚕丝表征分析与吸附机理探讨通过扫描电镜(SEM)分析、傅里叶(FTIR)红外光谱分析、热重(TG)分析以及X射线衍射(XRD)分析等手段对各蚕丝样品进行表征。结果表明,蚕丝水解改性后,整体的分子结构并没有被完全破坏,但有部分肽键水解断链,使表面的-COOH、-NH3增多,表面变得粗糙,比表面积增加,对Zn2+、Cu2+、Pb2+都表现出较高的吸附能力,改性后的蚕丝热稳定性有所增加,重金属离子的加入又使改性蚕丝的热稳定性增加,但结晶度有所下降。