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重金属是水体中的重要污染物之一,对生物体具有严重危害。近年来,生物吸附剂因其处理成本低、能耗小、环境友好等优点而备受关注。本文研究了新型改性生物吸附剂聚乙烯亚胺修饰的蛋壳膜(PEI-ESM)和天然生物吸附剂大蒜皮对水中重金属离子的吸附性能,考察了pH、温度等因素的影响,进行了动力学和热力学拟合,并探讨了相关的吸附机理等。首先我们首次以蛋壳膜(ESM)为载体,以戊二醛为交联剂,通过氨基和醛基的交联反应,成功合成出聚乙烯亚胺(PEI)修饰的ESM。元素分析结果显示PEI修饰之后ESM的含氮量较之前有所增加,且通过扫描电镜图发现PEI浓度不同时所合成出的PEI-ESM的表面结构也有所差异。此外,所合成的复合材料对水中六价铬Cr(VI)具有很强的吸附作用。在吸附过程中,吸附剂的孔结构和氨基官能团数量都很重要,PEI修饰之后,ESM表面的氨基数量有所增加,但PEI浓度过大时,又会堵塞吸附剂表面孔道破坏孔结构。因此实验发现,当PEI浓度为20g.L-1时所合成出的材料(PEI-ESM-20)吸附效果最佳(优于PEI-ESM-10、 PEI-ESM-30和PEI-ESM-40).对PEI-ESM-20而言,在初始pH为3、温度为35℃时吸附效果最佳,且相比于修饰前的ESM,动力学平衡吸附量增加了105%,理论最大吸附量qmax可达160mg.g-1。 PEI-ESM对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合Langmuir吸附等温式和准二级动力学。通过对吸附Cr(Ⅵ)前后的吸附剂进行拉曼光谱分析、X射线光电子光谱分析,发现有一部分Cr(Ⅵ)被还原成Cr(Ⅲ),以三Cr203或Cr(OH)3的形式存在于吸附剂表面,实现了Cr(Ⅵ)的还原解毒。基于金属阳离子与氨基之间的螯合特性,我们将PEI-ESM应用于水溶液中Cu2+离子的吸附实验。发现PEI-ESM对Cu2+的吸附量随着吸附剂合成过程中所使用的PEI浓度的增加而增大,可见强烈的螯合作用在吸附过程中占主导位置,氨基至关重要。溶液的初始pH和温度都影响着吸附过程,其中初始pH为5.5、反应温度为45℃时能得到最优的吸附效果。通过等温线和动力学实验,发现整个吸附过程符合Langmuir吸附等温式和准二级动力学,理论最大吸附量qmax为17.06mg·g-1。在同等条件下,PEI-ESM对Cu2+的摩尔吸附量大于多数金属离子,且水中常见的二价金属离子如Ca2、Mg2+等,不影响PEI-ESM对铜离子的吸附效果。在解吸和重复使用的实验中,用0.5mo1.L-1的盐酸作为洗脱剂,对Cu2+的洗脱率保持在90%以上。在此之后,又研究了天然生物吸附剂大蒜皮对水中Cu2+离子的吸附性能。通过扫描电镜图发现大蒜皮表面粗糙,褶皱很多,有利于吸附的发生。通过红外光谱表征发现,大蒜皮表面含有多种官能团,如羧基、氨基、羟基等。通过氮气吸附解吸附实验,发现大蒜皮的比表面为44.36m2.g-1。吸附实验结果显示,整个吸附过程对pH的要求不大,在初始pH2到7的范围内,大蒜皮对二价铜的吸附量基本没有大的波动。吸附量随着反应温度的升高而增大,35℃时吸附效果最佳,继续升高温度不利于反应进行。室温下的动力学吸附数据符合准二级动力学,Langmuir吸附等温式计算出的理论最大吸附量相比于其他天然生物吸附剂具有优势。将大蒜皮应用于Cu2+的去除,实现了农业废物的再利用。