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壳聚糖,(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖,分子式为(C8H13NO5)n。由于壳聚糖分子中存在氨基、羟基以及少量N-乙酰氨基活性基团,可以与重金属离子进行络合,因此被广泛用于吸附重金属。然而,壳聚糖比表面积较低,导致其表面的吸附位点较少,吸附容量较低,因此制备拥有更大比表面积的高效的吸附剂,较大程度地提升壳聚糖的吸附容量迫在眉睫。而改善壳聚糖的比表面积,增大其吸附容量也是目前研究的热点之一。由于壳聚糖膜比粉末状、微球状壳聚糖的吸附效果都好,但普通法制备的壳聚糖膜脆性较大。为了改善壳聚糖膜的脆性,提高材料的力学性能,更好地制备出膜状壳聚糖,并且增加材料的比表面积、孔隙率,本文采用了静电纺丝的方法制备壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)纳米纤维膜材料。该材料不仅满足上述特点,还能够较大程度地降低材料成本。本论文通过开展优化静电纺CS/PVA纳米纤维膜的过程,成功制备出连续无缺陷的纳米材料,并采用扫描电镜、比表面积、傅立叶红外光谱、X衍射光谱、力学性能研究等手段对材料进行表征,以考察制备的材料性质。然后,通过吸附实验研究其对重金属离子的吸附性能,最后通过热力学、动力学拟合探究吸附的机理。本文的研究主要得到以下的结果和结论:在电压25kv,接收距离为15.0cm,流速为0.15mL h-1条件下,对制备静电纺丝CS/PVA纳米纤维膜过程进行优化,并最终确定最优的纺丝条件:选用低粘度(100~200mPa.s,脱乙酰度为97.5)壳聚糖,CS/PVA质量比为20/80,溶液浓度为7wt%,醋酸溶剂浓度为20wt%。结果表明,在此条件下纺丝得到的纤维形貌最佳。CS/PVA纳米纤维膜进行SEM、BET、FTIR、XRD等表征结果表明,CS/PVA为连续无断丝无珠状物的纤维,其平均直径为76.31nm,表面积为219.42m2·g-1,在最大值载荷处拉伸应力51.98Mpa,拉伸应变4.967%,弹性模量为3029.35Mpa,红外光谱和XRD表征都显示CS与PVA之间并非简单的混合,而是发生了一定的化学反应。将CS/PVA纳米纤维膜用于吸附重金属离子,结果表明,CS/PVA纳米纤维膜对重金属离子的吸附在2h内达到平衡,吸附容量随着重金属离子初始浓度的增大而增大,随着pH值的升高而提高,在pH5.5时达到最大。在25℃和pH5.5下,CS/PVA纳米纤维膜吸附浓度100mg L-1的Cu2+、Ni2+和Cd2+溶液,吸附容量分别为98.65mg g-1、116.89mg g-1和124.23mg g-1。CS/PVA纳米纤维膜对Cd2+、Ni2+和Cu2+的吸附无明显的选择性,去除率均在85%以上,且吸附效果排序依然为Cd2+>Ni2+>Cu2+。离子强度实验结果表明,CS/PVA纳米纤维膜对Cd2+、Ni2+和Cu2+的吸附容量均随NaCl浓度的增加而小幅减少。吸附过程符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,吸附动力学同时匹配准一级动力学模型和准二级动力学模型。热力学参数(△G,△H和△S)计算结果表明,CS/PVA纳米纤维膜对重金属离子的吸附是自发的吸热反应。