【摘 要】
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随着工业化进程快速推进,由此引发的重金属污染对水环境质量和人体健康造成的威胁日益引起高度重视,如何有效去除废水中的重金属成为当前的研究热点和难点。吸附法被认为是最有望用于大规模重金属污染治理实际的方法。在众多吸附材料中,甲壳素因来源广、资源丰富、无毒、可生物降解等优点,在水体重金属处理领域应用前景广阔。然而,传统甲壳素制备方法工艺繁琐、污染严重,其对重金属的吸附性能等也有待改善。本文选用对重金属具
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随着工业化进程快速推进,由此引发的重金属污染对水环境质量和人体健康造成的威胁日益引起高度重视,如何有效去除废水中的重金属成为当前的研究热点和难点。吸附法被认为是最有望用于大规模重金属污染治理实际的方法。在众多吸附材料中,甲壳素因来源广、资源丰富、无毒、可生物降解等优点,在水体重金属处理领域应用前景广阔。然而,传统甲壳素制备方法工艺繁琐、污染严重,其对重金属的吸附性能等也有待改善。本文选用对重金属具有良好螯合作用的亚氨基二琥珀酸四钠(IDS)作为甲壳素改性材料,通过一步合成法制备得到IDS改性的甲壳素(IDS-CN),并将其用于铜离子和铅离子的吸附,主要取得以下结果:(1)探索得到一种一步法直接制备得到IDS-CN的工艺,改工艺具有步骤简单、环境友好的特点;对IDS-CN相关表征结果显示,其表面存在大量孔洞和纤维,分子结构上增加了大量的羟基、氨基等活性官能团,晶型及结晶度发生了改变,C、N、O的比例也发生了变化;与未改性的甲壳素相比,IDS-CN具有更稳定的结构和更高的比表面积。(2)IDS-CN对铜离子吸附的实验研究和动力学拟合结果表明,在最佳p H值(p H=4)、接触时间(60 h)、吸附剂投加量(40 mg)、温度(25℃)、铜离子浓度(400mg L-1)条件下,IDS-CN对铜离子的最大吸附容量为179.11 mg g-1,吸附过程符合伪二级动力学模型及Langmuir等温线模型,其吸附机理为同时存在物理吸附和化学吸附,且在开始的30 min内以化学吸附为主。此外,解吸和重复利用实验结果显示,五次后的吸附效率可达到第一次的82.9%,即该吸附剂可重复使用。(3)IDS-CN对铅离子吸附的实验研究结果表明,其最佳吸附条件为:p H值=5、接触时间4h、吸附剂投加量40 mg、温度为25℃、铅离子起始浓度为400 mg L-1,在此条件下,IDS-CN对铅离子的最大吸附容量为193.55 mg g-1;动力学拟合结果表明其吸附过程为单分子层化学吸附,推测吸附机理是IDS-CN表面的活性官能团与铅离子发生化学反应生成配合物。最后,重复利用实验结果显示,五次循环后的吸附效率可达到第一次的94.76%,表明IDS-CN对铅离子吸附的可回收使用性能良好。
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