磁性壳聚糖改性及其对铜离子吸附性能的研究

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壳聚糖分子链有大量的氨基和羟基,对重金属离子有良好的吸附作用,可用作吸附剂以处理废水中重金属离子,是一种产量高、可降解、可再生、对环境友好的吸附材料。但其分子上的氨基在酸性条件下易被质子化且未经处理的壳聚糖比重低不易分离,使其应用范围受到限制。磁性壳聚糖具备良好的磁性能和吸附性能,其表面上的氨基、羟基易改性,且吸附后便于回收利用,对其进行改性后可进一步提高其吸附性能和吸附选择性。本论文制备氨基硫脲改性磁性壳聚糖(TSC-Fe3O4/CTS)和聚苯胺-磁性壳聚糖(PAN-Fe3O4/CTS),考察了对Cu2+的吸附性能。(1)以戊二醛为交联剂,制备TSC-Fe3O4/CTS。产物用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)进行表征。研究pH值、吸附时间、初始浓度对Cu2 +吸附量的影响,通过动力学、等温吸附模型、吸附热力学研究了 TSC-Fe3O4/CTS对Cu2+的吸附过程,并且考察了其回收再利用后对Cu2+吸附量。(2)以磁性壳聚糖和苯胺单体为原料,过硫酸铵为引发剂,制备了PAN-Fe3O4/CTS,用傅立叶转换红外光谱(FTIR)表征。考察pH值、吸附时间、初始浓度对Cu2+吸附量的影响,并验证吸附动力学模型、等温吸附模型。结果表明:(1)TSC-Fe3O4/CTS对Cu2+有较好的吸附能力和吸附选择性,在温度为25℃,pH为6,吸附时间6h,初始浓度为250mg/L时达到吸附饱和状态。吸附动力学更适用于准二级动力学模型,实验所得数据更符合Langmuir模型,理论最大吸附量可以达到256.62mg/g。对吸附剂解吸回收再利用5次后,吸附量变化不大。(2)通过PAN-Fe3O4/CTS对Cu2+的吸附实验,发现在温度为25℃,pH为6,吸附时间2h,初始浓度为200mg/L时达到吸附饱和状态。吸附动力学更符合与准二级动力学模型,PAN-Fe3O4/CTS对Cu2+的吸附过程可以用Langmuir模型描述,其理论最大吸附量可以达到112.44mg/g。
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