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甲壳素及其脱乙酰基的产物壳聚糖,由于来源广泛、无毒无害、生物相容性好、易生物降解等优点,被广泛用于生命科学、医学和环境工程等领域。近十几年来,各国科学家都十分重视对壳聚糖及其衍生物的应用研究。作为吸附剂,壳聚糖具有良好的螯合吸附性能,可有效的去除工业废水中的重金属或回收溶液中的贵重金属,既可以避免二次污染,又可以回收资源,无论是对环境保护、自然资源的综合利用,还是促进国民经济的发展都具有重要的意义。因此深入研究壳聚糖对重金属的吸附机理及制备改性壳聚糖,增强其吸附性能,具有实际意义。
本文对壳聚糖吸附Pb2+及吸附动力学;改性壳聚糖吸附剂的合成条件;改性后产品对Pb2+的吸附及动力学进行了研究。研究内容包括三个部分,主要结果如下:
1、壳聚糖对Pb2+的吸附动力学研究
研究了壳聚糖微粒吸附Pb2+时pH值、温度、溶液浓度对吸附量的影响及壳聚糖微粒对Pb2+的吸附动力学特性。结果表明其吸附最适pH值为5,在30~60℃范围内,随吸附温度的升高,吸附量增大。壳聚糖与Pb2+之间发生反应,其吸附行为可用Freundlich单分子层吸附机理解释,且Lagergren二级方程与吸附研究吻合较好。
2、壳聚糖改性聚合物合成的研究
(1)为改进壳聚糖的性质,增强其吸附重金属的能力,将壳聚糖与丙烯酰胺反应制取壳聚糖丙烯酰胺聚合物(CAM)。研究了反应条件对CAM产率的影响。确定最佳反应条件是:反应时间为4个小时、反应温度为70℃,原料壳聚糖与丙烯酰胺的质量比为1:3、引发剂(NH4)2S2O8与壳聚糖及丙烯酰胺的质量比为0.1:1:3。
(2)将戊二醛交联CAM,制取聚合物(G-CAM),确定交联剂的最佳用量为0.6ml(壳聚糖质量为1g)。此聚合物有较好的抗酸溶解性和对Pb2+的吸附量。
(3)采用FT-IR、XRD、STA对产物进行表征。结果表明:壳聚糖发生了接枝和交联反应。
3、壳聚糖改性聚合物对Pb2+的吸附及动力学研究
以壳聚糖改性聚合物(G-CAM)为吸附剂,研究了G-CAM吸附Pb2+时pH值、温度、溶液浓度对吸附量的影响及壳聚糖微粒对Pb2+的吸附动力学特性。结果表明溶液pH值及吸附温度,对Pb2+的吸附均有较大影响。CAM与Pb2+之间的吸附行为可以用Freundlich单分子层吸附机理解释,且Lagergren二级方程与吸附研究吻合较好。