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壳聚糖(Chitosan,CTS)又称脱乙酰甲壳素,可由自然界中广泛存在的甲壳素(Chitin,CT)经过脱乙酰作用得到。壳聚糖分子表面含有大量的羟基(-OH)、氨基(-NH2)基团,这些功能官能团使得壳聚糖能够吸附水体中的重金属离子、染料等污染物。然而壳聚糖在酸性溶液较为不稳定,吸附完成后分离较为困难,因而限制了其在水处理领域中的应用。本文以聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)增强壳聚糖(PVA/CTS)混合物为基体材料,以纳米甲壳素(Nanochitin,n-CT)或蒙脱石(Montmorillonite,MMT)为主吸附剂,采用瞬时凝胶法、连续注射凝胶发、冷冻干燥法和凝胶浇铸法等不同方法制备了多种具有不同形态的PVA/CTS基纳米复合材料,并对复合吸附材料的微观形态、化学结构以及磁性性能进行了全面表征。此外,还重点研究了纳米复合材料对水体中主要污染物的吸附情况并总结了不同条件下的吸附剂选用原则。本文的具体研究工作和成果可归纳为以下五个方面:1)采用瞬时凝胶法制备出PVA/CTS复合基体材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶转变红外光谱(FTIR)以及比表面分析(BET)等方法对所制备的基材进行了表征。结果表明:所制备的PVA/CTS基体材料具有三维网状结构,是一种含有微-纳孔结构的多孔材料,该材料含有大量的羟基、氨基等活性官能团,是一种非常理想的可用于污水处理的载体材料。2)以纳米甲壳素(n-CT)为吸附增强剂,尼龙6磁性微粒(FP)为分离质,采用瞬时凝胶法原位制备了含纳米甲壳素的壳聚糖磁性水凝胶玻璃珠(FPCC)纳米复合材料。通过扫描电镜元素分析(SEM-EDS)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)、傅里叶转变红外光谱(FTIR)以及X-射线衍射(XRD)法分析了水凝胶玻璃珠纳米复合材料的形貌与结构特征。同时,研究了水凝胶玻璃珠纳米复合材料对水体中重金属离子Cu(Ⅱ)的吸附情况,寻找出最佳的吸附条件,并且探讨了吸附机理。结果表明:FP磁性微粒和n-CT纳米粒子均很好的分布在FPCC水凝胶玻璃珠纳米复合材料的内部。FPCC水凝胶玻璃珠纳米复合材料对重金属铜离子最大吸附强度为100.9mg/g,吸附平衡时间为10min。络合吸附、纳米增强吸附以及微尺寸介质吸附是FPCC水凝胶玻璃珠纳米复合材料吸附Cu(Ⅱ)的主要吸附机理。3)采用连续注射凝胶法制备出FPCC微纤纳米复合材料。从生产速度、吸附剂有效质量、有效磁响应距离、吸附效率等方面全面评估微纤纳米复合材料和水凝胶玻璃珠纳米复合材料的优缺点。结果表明:FPCC微纤纳米复合材料对Ni(Ⅱ)的最大移除率为99.7%。与瞬时凝胶法制备水凝胶相比,连续注射凝胶法制备微纤在生产速度、吸附剂有效重量、有效磁响应距离以及Ni(Ⅱ)吸附效率上具有明显的优势,而大分子间螯合吸附是FPCC微纤纳米复合材料具有较高Ni(Ⅱ)移除率的主要原因。此外,由于FPCC微纤纳米复合材料具有磁性,吸附后的微纤能够在外加磁场作用下与水体迅速发生分离。4)以蒙脱石(MMT)为主吸附剂,采用冷冻干燥法制备了 PVA/CTS/MMT气凝胶纳米复合材料。重点研究了 PVA/CTS/MMT气凝胶纳米复合材料对重金属离子Pb(Ⅱ)和阳离子染料亚甲基蓝(MeB)的吸咐情况,并寻找出最佳的吸附条件。结果表明:PVA/CTS/MMT气凝胶纳米复合材料对MeB和Pb(Ⅱ)的最大移除率分别为99.9%和97.3%。吸附剂添加量和吸附时间的增加均会提高Pb(Ⅱ)离子的吸附效率,而Pb(Ⅱ)离子初始浓度对Pb(Ⅱ)的吸附效率影响不大。此外,PVA/CTS/MMT气凝胶纳米复合材料的综合吸附表现比PVA/CTS/n-CT水凝胶玻璃珠纳米复合材料和PVA/CTS/n-CT微纤纳米复合材料更为优秀。5)采用凝胶浇铸法制备出PVA/CTS/MMT薄膜纳米复合材料。研究了PVA/CTS/MMT薄膜纳米复合材料的表面形貌及力学性能,并研究了薄膜纳米复合材料对重金属离子(Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ag(Ⅰ)、抗生素(四环素,TC)、阳离子染料(孔雀石绿,MG、中性红,NR)以及阴离子染料(甲基蓝,MB)的吸咐情况。同时,探究了 PVA/CTS/MMT薄膜纳米复合材料对重金属离子、抗生素以及染料吸附的普遍机理。结果表明:PVA/CTS/MMT薄膜纳米复合材料的断裂强度和断裂伸长率在MMT添加量为25%时达到最佳,分别为14.2 MPa和49.9%。PVA/CTS/MMT 薄膜纳米复合材料对 MG,NR,MB,TC,Cu(Ⅱ),Zn(Ⅱ)和 Ag(Ⅰ)的最大吸附强度分别为 738.0,408.4,2569.3,275.0,377.8,650.0 和 567.0 mg/g。PVA/CTS/MMT薄膜纳米复合材料的主要吸附机理包括络合作用、静电作用、氢键作用、阳离子交换作用以及桥接作用。吸附了 Cu(Ⅱ)或者Zn(Ⅱ)的薄膜纳米复合材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌能力影响较小,而吸附了Ag(Ⅰ)或TC的薄膜纳米复合材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌能力有着明显的提高。此外,PVA/CTS/MMT薄膜纳米复合材料能够在PBS水溶液中稳定存在,而在PBS+溶菌酶溶液中容易降解。