生物基膜材料的制备及基对金属离子的吸附特性的研究

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本论文以魔芋葡甘聚糖、天然植物多酚和大米淀粉为原料制备复合膜材料,并研究了该复合膜材料对于重金属离子Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)和放射性元素Sr(Ⅱ)的吸附特性,重点考察了pH、金属离子的初始浓度和温度等因素对吸附的影响,为天然改性吸附剂提供了参考。研究结果表明:   (1)制备所得的复合膜材料具有一定拉伸强度和亲水性,该材料是由魔芋葡甘聚糖、植物多酚和大米淀粉通过交联剂形成的,对比三种复合膜材料的溶剂溶出性能可知,固化杨梅单宁膜材料的耐溶出性最高,固化黑荆树单宁膜材料其次,固化橡梳单宁膜材料最差。   (2)重金属离子溶液的pH、初始浓度和温度对吸附过程影响明显,三种复合膜材料对于金属离子的吸附容量随着溶液pH的增加呈现一个先升高后降低的变换趋势,但最适pH各不相同。随着初始浓度的增加,重金属离子的吸附容量逐渐增大,随着温度的升高,其吸附容量逐渐降低,表明温度的升高不利于吸附反应的进行。   (3)对复合膜材料吸附金属离子的过程用Langmuir方程和Freundlich方程进行拟合,结果表明,固化黑荆树单宁膜材料对于Pb(Ⅱ)的吸附过程是符合Freundlich方程,相关系数r2=0.9838,最大吸附容量为0.4521mmol/g。对Sr(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附过程均符合Freundlich方程,相关系数r2分别为0.9863和0.9915;最大吸附容量分别为0.6504和0.5981mmol/g。固化橡梳单宁膜材料对于Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)和的Sr(Ⅱ)吸附过程均符合Freundlich方程,相关系数r2分别为0.9965、0.9981和0.9898;最大吸附容量分别为0.3619、0.4016和0.4977 mmol/g。固化杨梅单宁膜材料对于Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)和Sr(Ⅱ)吸附过程均符合Freundlich方程,相关系数r2分别为0.9861、0.9915和0.9975;最大吸附容量分别为0.3841、0.5981和0.5691 mmol/g。   (4)对于Pb(Ⅱ)的吸附过程,固化黑荆树单宁膜材料的吸附容量最高,其次是固化杨梅单宁膜材料,固化橡椀单宁膜材料的吸附容量最小。对于Cr(Ⅵ)的吸附过程,固化黑荆树单宁膜材料和固化杨梅单宁膜材料的吸附效果相差不大,固化橡梳单宁膜材料的吸附效果最差。对于Sr(Ⅱ)的吸附过程,固化黑荆树单宁膜材料的吸附效果最佳,固化橡梳单宁膜材料其次,固化杨梅单宁膜材料最差。总体来说,固化黑荆树单宁膜材料对于重金属离子的吸附效果最佳,表明该材料最适宜用来去除金属离子。   (5)对于Cu2+-Pb2+二元体系中的重金属离子吸附,固化黑荆树单宁膜材料优先吸附铜离子,然后再吸附铅离子,这是由于膜吸附材料在二元竞争体系中,优先吸附原子半径小的金属离子。对于Cu2+-Cr6+二元体系中,固化黑荆树单宁膜材料吸附铜离子可以促进铅离子的吸附,同时,铅离子的吸附也促进铜离子的吸附过程。
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