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天然高分子壳聚糖是甲壳素脱乙酰基后的产物,对人和生物无毒。壳聚糖分子中含有大量游离氨基和羟基,能与重金属离子形成稳定的螯合物,因此可应用于含重金属离子工业废水的处理、贵重金属离子富集与回收等方面。但壳聚糖耐酸性能差、吸附量低、吸附选择性不理想等方面限制了其在水处理方面的应用,因此需对壳聚糖进行化学改性,以达到理想的吸附及应用效果。本文使用微波辐射作为加热手段,制备出一些新型的壳聚糖吸附剂,并对它们进行吸附性能研究,具体内容如下:
(1)以壳聚糖为基体,在微波辐射条件下,用苯甲醛对壳聚糖-NH2进行保护,与环氧氯丙烷进行交联反应,然后在酸性条件下脱去保护基,使其与EDTA二酐进行接枝反应,制得EDTA改性壳聚糖(CCTE)吸附剂。运用红外光谱、X射线衍射和热重分析表征了该产物的结构。采用静态吸附方法,考察了该吸附剂对Pb2+、Cu2+、Cd2+、Ni2+和Co2+金属离子吸附性能。实验结果表明,CCTE能提高对金属离子的吸附能力,尤其是对Pb2+、Cd2+离子的吸附容量分别达到264.6 mg/g和144.8 mg/g。
(2)采用微波方法,制备了马来酸酐接枝交联壳聚糖CCTS-M吸附剂,并对产物进行红外光谱表征,X射线衍射和热重分析。通过测定溶液电导率的变化,研究了CTS、CCTS-M对Cu2+的吸附动力学特征,结果表明该吸附是以化学吸附为主要特征的单分子层吸附。
(3)采用微波辐射法制备了戊二醛交联壳聚糖水杨醛希夫碱微球吸附剂,运用红外光谱、X射线衍射和热重分析表征了吸附剂的结构,研究了其对金属离子的吸附性能,同时与采用常规水浴加热制备的微球吸附剂进行了比较。结果表明:微波辐射法能加快反应的进行,提高产物的质量;红外光谱、X射线衍射和热重分析显示产物结构与预期结构吻合;同时发现微波辐射法制得的吸附剂微球较为均匀,对Pb2+、Cd2+的吸附量显著提高。
上述方面制备的新型壳聚糖衍生物,对金属离子有较大的吸附容量。这些壳聚糖改性吸附将在废水处理中有着广泛应用前景。