论文部分内容阅读
随着工业的不断发展,在冶金行业等许多领域会产生大量的硫酸盐废水,对环境造成严重污染,威胁人类健康。壳聚糖是一种天然高分子材料,具有性能优良、来源广、生物相容性好、无毒、易降解等特点,壳聚糖的分子中含有大量氨基和羟基等活性基团,易于进行改性,是一种良好的吸附剂。本文用甲醛作氨基保护剂,戊二醛作交联剂,以反相悬浮交联法制备得到交联壳聚糖。在制备实验过程中,考察了反应过程中交联反应时间、交联反应温度、甲醛的量和戊二醛的的量对吸附量的影响;通过正交实验对该吸附剂的制备条件进行优化;并通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和X射线能谱分析(EDS)等手段表征其结构;最后对甲醛戊二醛交联壳聚糖进行抗酸性实验。研究结果表明:交联反应的优化条件为:交联反应温度50℃、反应时间6h、甲醛的量为15mL、戊二醛的量为1mL;分析表征的结果表明交联反应、质子化改性和吸附反应均已发生;抗酸性实验结果表明:交联壳聚糖的耐酸性比壳聚糖有很大提升,为质子化改性提供了可能。将交联壳聚糖进行质子化改性后,用于吸附水溶液中的硫酸根离子(SO42-)。探讨了不同的吸附时间、体系pH、吸附温度、硫酸根离子的初始浓度等对质子化改性交联壳聚糖吸附剂吸附性能的影响;并对其吸附水中硫酸根的吸附等温特性和动力学进行了研究;最后对吸附剂进行了再生实验。结果表明:质子化改性交联壳聚糖吸附剂对水中的硫酸根离子有较好的吸附性能,当选择吸附平衡时间为1h,吸附温度为25℃,SO42-初始浓度选600mg/L,pH为3.8时,该吸附剂的吸附性能较好;该吸附过程更好的符合Langmuir吸附等温模型,较好地符合拟二级动力学模型,属于单分层的吸附;再生性实验结果表明:该吸附剂的再生性能良好,可以重复使用。为进一步提高材料的吸附性能,将甲醛戊二醛交联壳聚糖进行活化、胺化改性,制备了胺化交联壳聚糖,将其质子化改性后用于硫酸根的吸附。研究了活化、胺化反应的优化条件,并用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X射线能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)等手段表征分析其结构;最后对几种吸附剂的吸附吸附性能进行了比较实验研究。结果表明:活化反应的优化条件为:反应时间6h、反应温度50℃、环氧氯丙烷(ECH)的量1.8mL、氢氧化钠溶液的浓度0.4mol/L;胺化反应的优化条件为:反应时间21h、反应温度60℃、胺化试剂的量4mL;分析表征的结果表明了制备和吸附过程均已发生;通过比较发现:质子化胺化改性交联壳聚糖吸附剂对硫酸根离子的吸附性能优于其他几种吸附剂。