羧基化壳聚糖改性吸附剂的微波制备及其性能研究

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壳聚糖(CTS)是由甲壳素脱乙酰基得到的天然氨基多糖,已经作为一种吸附剂广泛用于从水溶液中分离和去除金属离子、染料以及废水的处理。壳聚糖容易结晶化,因此在水中的溶解度很小,且易溶于稀酸中,这大大限制了它的应用。为克服壳聚糖的缺点,必须对壳聚糖进行化学改性。最近,微波辐射技术作为一种环境友好、高效率的加热方式广泛用于有机合成中。与传统加热方式相比,微波技术具有加热均匀,能提高反应速率等优点。本研究将微波辐射技术应用于壳聚糖的改性工作中,用微波辐射代替传统加热方式,制备了一些新型的壳聚糖吸附剂,并对它们进行吸附性能研究,具体内容如下:(1)以壳聚糖为原料,在微波辐射条件下,壳聚糖先与环氧氯丙烷进行交联反应,再用琥珀酸酐接枝,合成出新型的羧基化壳聚糖吸附剂(CCTS)。运用红外光谱、X射线衍射分析表征了该产物的结构。考察了该吸附剂对Pb2+和Cu2+金属离子吸附性能。实验结果表明,其对Pb2+和Cu2+离子的吸附容量在PH = 5时分别达到1. 30 mmol·g-1和1. 67 mmol·g-1,对Pb2+、Cu2+的吸附符合拟二级反应动力学,并且其吸附模型更适用Langmuir等温式。(2)以壳聚糖为原料,先用氯代乙酸对其进行羧甲基化,用环氧氯丙烷当展开剂,再接枝硫脲,合成出一种新型的吸附剂(TU-CMC)。运用红外光谱、X射线衍射分析表征了该产物的结构。考察了该吸附剂对Pb2+金属离子吸附性能。实验结果表明,其对Pb2+离子的吸附容量在PH=5时达到1. 74 mmol·g-1,其对Pb2+的吸附动力学符合拟一级反应动力学,并且其吸附模型更适合Freundlich等温式。(3)以壳聚糖和氯代乙酸为原料,在微波辐射下,先对壳聚糖进行羧甲基化,再制备成微球,得到羧甲基化改性的壳聚糖微球吸附剂(CMCM),并对产物进行红外光谱、X射线衍射表征。考察了该吸附剂对对Pb2+的吸附性能。实验结果表明,在初始溶度为0. 02 mol·L-1 ,pH = 5下CCMC对Pb2+的最大吸附量为1. 08 mmol·g-1, CCMC对Pb2+的吸附符合拟一级反应动力学,其等温吸附平衡更符合Langmuir模型。
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