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随着社会经济的不断发展,越来越多的食品和印染等领域产生的废水大量排放,其中含有的不溶性油脂及有机染料存在不易降解和毒害性强等缺点,严重威胁了生态环境平衡及人类身体健康。因此,如何高效地去除废水中污染物是亟待解决的一大问题。近年来β-环糊精(β-CD)基吸附材料是废水处理的研究热点之一,但传统β-CD改性材料仍然存在制备方法复杂和收率低等问题,限制其应用发展。壳聚糖(CS)作为一种绿色易降解和高活性位点的粒子,是优良的天然高分子载体。气凝胶类吸附材料由于其丰富的网络吸附结构及简便的回收性能,在疏水性有机物与染料废水处理中使用性能较佳。本文以β-CD与CS为原料,制备得到环糊精-壳聚糖基气凝胶,经过改性处理后可以分别用于染料吸附、水-油分离及水-有机试剂分离等领域,无二次污染且吸附容量大。具体结果如下:首先,以β-CD和CS为原料,植酸钠(STP)为交联剂,制备了胺乙基环糊精(EA-CD)-植酸钠-壳聚糖气凝胶(CTCS气凝胶)。以β-CD接枝率为优化指标,在mCS∶mEA-CD为1∶1,50℃下反应4 h,CS溶解于2%(v/v)浓度的醋酸(HAc)时得到的β-CD的接枝率最高,为237.28μmol/g。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)谱图中出现了2929 cm-1和1095 cm-1处的新的吸收峰;X射线衍射(XRD)谱图中特征峰发生了移动,且强度变弱;通过能谱仪(EDS)测定P元素含量大幅度增加,以上均证明β-CD成功以STP为交联剂结合至CS表面。而热重分析(TGA)也表明其具有良好的热稳定性。其次,为了提高气凝胶的物化稳定性,利用香茅醛对CTCS气凝胶进行一次改性制备香茅醛改性的胺乙基环糊精-植酸钠-壳聚糖气凝胶(CCTCS气凝胶)。采用FT-IR、XRD、TGA、EDS和扫描电子显微镜(SEM)对CCTCS气凝胶的结构与性质进行表征,FT-IR谱图中在1645 cm-1处出现了新的C=N键的振动吸收峰;在XRD谱图中在12.18°处出现了新的衍射峰;EDS能谱中N和P元素的含量下降,以上都证明了香茅醛成功接枝于CTCS气凝胶。TGA测试表明气凝胶在250℃前质量损失较少,热稳定性较好。而SEM也表征其具有丰富的网络吸附结构,为应用于染料吸附奠定理论基础。再次,探究了CCTCS气凝胶对于含有不同形态染料污染物的工业废水的吸附性能。分别选取酸性品红(AM)、亚甲基蓝(MB)和靛蓝(IN)为吸附对象,探究CCTCS气凝胶添加量、吸附时间、染液浓度及pH对于吸附容量及去除率的影响。结果表明:CCTCS气凝胶对于AM、MB和IN的最大吸附容量可以达到165.22、94.60和76.55 mg/g,三类染料的吸附过程符合Freundlich模型(R2>0.9843)、准二阶动力学模型(R2>0.9924)和W-M颗粒内扩散模型(R2>0.9668),说明吸附过程属于多层多位点结合,物理作用力、静电作用力和氢键作用力为主要吸附推动力。以上结果表明CCTCS气凝胶可以有效去除废水中的三类染料,有较好的实际使用价值。最后,为进一步提高气凝胶的疏水性,对CCTCS气凝胶进行了有机酸改性得到香茅醛与软脂酸改性的胺乙基环糊精-植酸钠-壳聚糖气凝胶(ACCTCS气凝胶),探究得到最佳制备条件为:有机酸种类为软脂酸、反应温度为50℃,反应时间为4 h,反应浓度为80 mmol/L,水接触角最大值可达到147.83°。采用FT-IR、XRD、TGA、EDS和SEM对其进行表征,改性后的ACCTCS气凝胶含有更加蓬松与粗糙的微观网络结构,具有更好的油脂吸附能力。对于含疏水性污染物的工业废水吸附实验表明,其对于油脂与有机试剂的最大吸附量能达到自身质量的16.9~32.6倍,基本能达到自身体积的80%以上;在10次吸附-挤压-吸附操作后,仍然能够保持原有吸附能力的80%以上;同时也能够快速地实现水-油及水-有机试剂分离。以上研究结果表明,所制备的系列环糊精气凝胶,在有机废水处理领域具有良好的应用前景,是潜在的良好吸附分离材料。