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淀粉是一种来源广泛、价格低廉、可再生性能良好的绿色天然高分子材料。由于其分子链上分布着大量的活性基团羟基,从而与水体中的金属离子及染料等离子型污染物发生相互作用进而达到净化水体的效果。因此淀粉被认为是一种理想的吸附剂材料,可应用于去除水体中污染物。然而,淀粉基吸附剂也存在着很多不足,例如:淀粉链上所带基团电荷强度较弱难以与污染物有效作用;为了提高其比表面积,大多吸附剂颗粒尺寸较小,在对污染物吸附脱除后难以从水体中快速分离。此外,目前报道的淀粉基吸附剂大多仅关注于去除单一体系中的污染物,而在实际废水中,往往是多种污染物共存,因此对这类复杂水体污染物的共同或选择性吸附研究及进一步资源化回收再利用进行系统研究更具实际意义。本课题中,针对上述淀粉吸附剂存在问题,通过简单的醚化反应分别将不同离子基团引入原本近中性的淀粉上,同时将密度大且价格低廉的纳米级石英砂颗粒复合到改性淀粉中,成功制备了两种石英砂复合改性淀粉基吸附剂:季铵盐改性淀粉复合石英砂阳离子型吸附剂(ST-CTA-SS)和羧甲基淀粉复合石英砂阴离子型吸附剂(CMS-SS)。重点考察了前者在两种阴离子型染料和砷酸盐单一污染物体系以及染料与砷酸盐二元共存废水中的吸附性能,及后者对两种阳离子型染料和铜离子的单一污染物体系以及污染物共存废水中选择性吸附效果。由于上述复合型吸附剂既保留了淀粉良好的吸附能力,又由于复合了高密度的石英砂能够实现与水体的快速分离。同时,该吸附剂还具有良好的回收再利用效率,在水处理行业中应具有良好的实用价值。具体研究结果如下:(1)以淀粉为原料,3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵季铵盐为改性剂,通过醚化反应,得到一种季铵盐改性淀粉材料,再进一步与石英砂进行复合得到了ST-CTA-SS复合吸附剂。以两种阴离子染料染料茜素绿(AG25)和甲基橙(MO)以及砷酸盐(As(V))三种污染物为研究对象,系统考察了 ST-CTA-SS在上述污染物单一及染料-重金属离子二元污染物体系中的吸附性能。研究结果表明:相比于没有复合石英砂的ST-CTA材料,ST-CTA-SS对上述三种污染物质吸附效果均明显提升;等温和动力学吸附实验结果分别依从Langmuir模型和Pseudo-second order模型,说明ST-CTA-SS对上述三种污染物质的吸附过程是一种均质的单分子层化学吸附过程。通过热力学计算结果判断,反应为自发放热的熵增过程。此外,ST-CTA-SS的吸附行为还表现出较强的pH依赖性,说明电荷相互作用力为主要的吸附机制;吸附剂在染料和五价砷共存的混合体系下,该淀粉改性吸附剂更倾向于吸附染料物质,这是由于其对染料的亲和力大于对重金属离子的作用;因此,在上述两种染料和As(V)共存条件下其能够分别被选择性吸附并完全分离。此外,由于石英砂被成功地复合在淀粉基吸附剂中,使得吸附剂具有良好的沉降性能,达到吸附饱和后与水能实现快速分离;该材料经过氢氧化钠水溶液循环脱附实验发现,被吸附的污染物可以被快速地脱附下来,4次循环脱附实验后,该吸附剂对上述污染物仍然具有70%以上的吸附去除率,其较好的回收利用性能有利于其在实际废水中实现应用。(2)除了上述阳离子改性淀粉吸附剂外,本论文还采用氯乙酸为改性剂,通过醚化反应并进一步与石英砂复合,得到一种阴离子型改性淀粉复合石英砂吸附剂CMS-SS。详细考察了 CMS-SS对两种阳离子染料:甲基蓝(MB)和结晶紫(CV),以及Cu(II)在其单一污染物系统以及金属-染料双污染物混合系统中的吸附性能。研究表明,同样相比于没有复合石英砂的CMS,CMS-SS对上述三种污染物质吸附效果均有明显增强;进一步的等温和动力学吸附实验结果表明其分别符合Langmuir模型和Pseudo-second order模型,说明CMS-SS对吸附上述三种污染物质的过程是一种均质的单分子层化学吸附过程。吸附剂CMS-SS的吸附行为表现出很强的pH依赖性,说明电荷相互作用力为其主要的吸附机制;该淀粉改性吸附剂在染料和金属铜离子共存体系下,优先吸附染料,这是可能是由于其对染料具有更强的亲和力作用。此外,由于复合的石英砂具有较高密度,CMS-SS具有良好的沉降性能,吸附完成后可实现快速与水体发生分离。综上所述,改性淀粉基吸附剂由于具有来源广泛及绿色环保等诸多特点,并且其对水体中染料与重金属物质均具有良好的吸附效果,特别是经与石英砂复合后,其吸附性能得以进一步提升;同时在达到吸附平衡后,能实现与水体快速分离的效果;相较于磁性吸附剂材料,上述两种改性淀粉复合石英砂吸附剂还具有耐酸性好且成本低廉的重要特点;因此可以认为石英砂复合改性淀粉基吸附剂作为吸附剂在水处理领域中应有着良好的应用前景。