【摘 要】
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印染工业中大量的染料排入水体中不仅会对环境造成严重污染,也会对人类的健康产生极大的危害。吸附法由于其经济性、灵活性和稳定性具有广泛的应用前景。沸石比表面积大,离子交换性强且容易再生,被广泛的应用于水处理中。但其对阴离子型染料吸附性能较差。壳聚糖是一类天然生物高聚物,其结构中有丰富的官能团可作为染料分子的吸附位点。但壳聚糖对阳离子型污染物的吸附能力有限,机械稳定性不高。针对不同类型的有机染料,寻找一
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印染工业中大量的染料排入水体中不仅会对环境造成严重污染,也会对人类的健康产生极大的危害。吸附法由于其经济性、灵活性和稳定性具有广泛的应用前景。沸石比表面积大,离子交换性强且容易再生,被广泛的应用于水处理中。但其对阴离子型染料吸附性能较差。壳聚糖是一类天然生物高聚物,其结构中有丰富的官能团可作为染料分子的吸附位点。但壳聚糖对阳离子型污染物的吸附能力有限,机械稳定性不高。针对不同类型的有机染料,寻找一种广谱型吸附剂成为国内外学者研究的热点。本文主要利用壳聚糖与斜发沸石各自的优点,采用凝胶包埋法制备出戊二醛交联壳聚糖/斜发沸石复合材料（CS/GA/CPL）,研究其对于阴离子型染料刚果红（CR）和阳离子型染料亚甲基蓝（MB）的吸附性能,并与β-环糊精（β-CD）、海藻酸钠（SA）等其它常见的生物高聚物改性斜发沸石进行对比。结果显示CS/GA/CPL对CR和MB均具有较好的吸附效果,是一种两性离子吸附剂。确定CS/GA/CPL为最佳吸附材料,设计单因素实验优化其制备条件,并通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、比表面积及孔径分析（BET）、红外光谱（FTIR）、热重分析（TG）等手段对其进行表征。静态吸附实验研究了吸附剂用量、p H、染料初始浓度和吸附时间、温度、盐浓度等条件对CS/GA/CPL吸附水溶液中CR和MB的影响。当p H值为3时,对刚果的吸附量最大;当p H值为11时,对亚甲基蓝的吸附量最大。吸附平衡后,单位质量的CS/GA/CPL对两种染料的吸附量随染料初始浓度的增加而增加。吸附过程受离子强度的影响,Ca2+对吸附的影响大于Na+。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,在p H为3,温度为25℃时,CS/GA/CPL对CR的最大吸附量为180.59mg/g;在p H为11时,对MB的最大吸附量为143.67 mg/g。CS/GA/CPL对CR和MB的吸附动力学可用准二级动力学模型描述,且粒子内扩散不是吸附过程的限速步骤。采用DFT理论计算对吸附材料与染料分子之间的吸附机理进行了预测。吸附机理主要分为染料分子与吸附剂表面官能团的静电相互作用、偶极-偶极氢键作用和n-π相互作用。再生实验表明,吸附材料用盐酸洗脱-再吸附循环三次后,染料的去除率能达到75%以上,CS/GA/CPL的再生性良好,具有潜在的工业应用价值。
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