壳聚糖-g-聚丙烯酸/海泡石复合物对Pb2+的去除性能研究

制备了一种壳聚糖接枝聚丙烯酸/海泡石复合吸附剂,考察了吸附剂对Pb2+吸附的pH依赖性、吸附等温线、吸附动力学以及吸附剂的重复使用性能.结果表明,聚丙烯酸成功接枝到壳聚糖骨架上,形成有机-无机复合吸附剂.吸附剂表面呈现粗糙多孔、凹凸不平的形貌,有利于吸附体系更快达到吸附平衡.在pH=6.00、吸附时间30 min、Pb2+溶液初始浓度0.02 mol.L-1和吸附剂用量0.10 g的条件下,复合吸附剂对Pb2+的平衡吸附量达到638.9 mg.g-1,约为海泡石的3倍.重复吸附-脱附5次,复合吸附剂对Pb2+的吸附量下降到489.2 mg.g-1,仍可达初始吸附量的76.6%,而海泡石使用3次之后即对Pb2+丧失吸附性能.与海泡石相比,复合吸附剂具有更高的吸附容量、更快的吸附速率和更好的重复使用性能.     

基于天然材料高分子复合重金属稳定剂的研制

以腐植酸、壳聚糖、木质素3种天然材料为基本原料,以戊二醛为交联剂,通过交联、互传网络、凝聚等作用制备高分子复合稳定剂。结果表明:3种天然材料对Pb~(2+)的吸附性能顺序为腐植酸>木质素>壳聚糖。稳定剂的制备工艺条件为:原料总量为6 g,其中m_(木质素)∶m_(壳聚糖)∶m_(腐植酸)=2∶1. 5∶2. 5,10%的戊二醛为10 m L,反应温度为70℃,反应时间为8 h。在该条件下制备的稳定剂对土壤重金属Pb的稳定化率较同条件下原料提高约30%。红外光谱结构表征和电镜扫描发现,稳定剂中活性基团种类丰富,具有较大的比表面积,可用于稳定土壤中的多种重金属。     

交联改性壳聚糖的制备及其对Ni2+的吸附性能

以壳聚糖为原料,甲醛为预交联剂,戊二醛为交联剂,通过反相乳液聚合法制备了改性壳聚糖吸附剂.通过正交试验考察了交联反应条件对改性壳聚糖吸附Ni2+性能的影响,得出的最佳交联条件为:甲醛用量1 mL,反应温度70℃,戊二醛用量2 mL,反应时间2h.在最佳条件下制备的交联壳聚糖对Ni2+的吸附量达1.98 mmol/g.对吸附Ni2+后的交联壳聚糖分别用0.1 mol/L盐酸和0.1 mol/L氢氧化钠溶液进行脱附,结果表明用0.1 mol/L氢氧化钠溶液脱附效果较好.     

微波辐射香草醛交联壳聚糖对镉(Ⅱ)的吸附性能

采用微波辐射技术合成了香草醛交联壳聚糖(V-CTS)希夫碱,用红外光谱和扫描电镜对产物结构进行了表征,研究了该吸附剂对镉离子的吸附性能。结果表明,香草醛改性壳聚糖粒径约在5~40μm之间,吸附剂对镉离子的的吸附条件是:pH为6.0,100 mg/LCd2+溶液50 mL,吸附剂投加量为0.02 g,吸附震荡时间5 h,温度20℃,吸附量为39.7 mg/g。与水浴法制备的吸附剂以及其他壳聚糖改性产品相比,该吸附剂的吸附量大大提高,且操作方法简单,工艺条件易于控制。     

壳聚糖水凝胶制备及其对Pb~(2+)吸附性能研究

以壳聚糖为原料,丙烯酸为接枝单体,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺作交联剂制备了一种新型壳聚糖水凝胶。通过FTIR、SEM、热重和能谱分析对壳聚糖水凝胶进行表征,并在此基础上考察其对Pb~(2+)的吸附行为。实验结果表明:所制备的壳聚糖水凝胶是一种性质稳定的多孔结构高分子聚合物,分子中含有大量的—NH_2、—OH、—COOH等活性基团,可通过螯合、离子交换或形成离子对等方式吸附金属离子,对Pb~(2+)具有较高的吸附去除效率。     

壳聚糖季铵盐磁性颗粒的制备及其对甲基橙的吸附效果

首先在甘氨酸盐酸盐离子液体([Gly]Cl)水溶液中制备了不同取代度的壳聚糖季铵盐,采用共沉淀法制备了纳米Fe3O4.进而以Fe3O4为核,戊二醛作交联剂,通过反相悬浮法制备交联壳聚糖季铵盐磁性颗粒,考察了反应条件对吸附效果的影响.并采用静态吸附法研究了磁性颗粒对甲基橙(MO)的吸附效果.结果表明,在25℃,pH=3的条件下,甲基橙初始浓度从20 mg.L-1增加到150 mg.L-1时,平衡吸附量从37.45 mg.g-1增加到277.5 mg.g-1.运用相关数学模型拟合实验数据得出,该吸附符合Freundlich模型,吸附动力学符合拟二级动力学模型.经4次重复使用后磁性颗粒对甲基橙的吸附率仍高于90%.     

β-环糊精接枝壳聚糖对酸性红R的吸附研究

为改善壳聚糖的吸附性能,用苯甲醛保护壳聚糖氨基,通过与环氧氯丙烷和β-环糊精的反应合成了新的吸附剂β-环糊精接枝壳聚糖,研究了其对偶氮染料酸性红R的吸附行为,考察了酸性红R的初始浓度、pH对吸附效果的影响。结果发现当酸性红R的浓度≤100mg/g时,合成物的吸附量随酸性红R浓度的增大而增加,当浓度进一步增大时,吸附量趋于平衡。合成物对酸性红R的吸附效果在pH为2～4之间最好。相比于Freundlich吸附等温式(R2=0.8476),β-环糊精接枝壳聚糖对酸性红R的吸附规律明显更符合Langmuir吸附等温式(R2=0.9977)。吸附动力学采用了准一级速率方程(R2=0.8609)和准二级速率方程来描述,结果表明吸附动力学符合准二级速率方程(R2=0.9945)。β-环糊精接枝后的壳聚糖对酸性红R的平衡吸附容量可以提高20.2mg/g。     

淀粉纳米晶接枝聚乙烯亚胺对阴离子染料的吸附

以戊二醛为交联剂、淀粉纳米晶(SNCs)为基材接枝聚乙烯亚胺(PEI),成功制备了一种新型生物基吸附剂(SNCs-PEI)。利用粒径、Zeta电位、红外光谱(FTIR)和能量色散X射线谱(EDX)对SNCs-PEI进行表征,并探究其对阴离子染料的吸附效果。当pH=3时,SNCs-PEI的Zeta电位达到+37.9 mV,对阴离子染料甲基橙(MO)和刚果红(CR)均具有良好的吸附性能,考察了吸附时间、pH值、染料初始浓度、温度对SNCs-PEI吸附性能的影响。研究表明：在pH为3,SNCs-PEI投加量为0.1 g, MO、CR初始浓度为130 mg/L的条件下,SNCs-PEI对MO和CR的吸附过程均符合准二级动力学和Langmuir吸附模型,SNCs-PEI对MO、CR的最大吸附量分别为82.10,57.34 mg/g,吸附过程属于一个自发的吸热过程。该新型生物吸附剂的研究对含阴离子染料工业废水的去除提供了一种新途径。     

磁性壳聚糖的制备及处理亚甲基蓝废水

以戊二醛为交联剂,Fe₃O₄为磁核制备磁性壳聚糖,探究了其去除废水中亚甲基蓝的性能,以及吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学特征.结果表明,在磁性壳聚糖投加量为0.5g/L、pH=10、反应时间为60min的条件下,对亚甲基蓝的去除率和吸附容量分别达到97.6%和39.0mg/g,远高于天然壳聚糖的59.8%和23.9mg/g.磁性壳聚糖对亚甲基蓝的吸附过程符合准二级反应动力学方程（R²=0.99902）和Langmuir等温线方程（R²=0.99961）,吸附过程是热力学自发过程,吸附反应是放热反应.     

硫酸改性麻黄草废渣生物吸附剂对Pb~(2+)的吸附

以麻黄草废渣(ER)为原料,经硫酸改性制备了改性麻黄草废渣生物吸附剂(SER),并将其用于水溶液中Pb2+的吸附。考察了溶液pH值、吸附时间、Pb2+初始浓度和温度对SER吸附性能的影响,研究了SER对Pb2+的吸附动力学和吸附热力学特性。结果表明:Pb2+离子在该吸附剂上吸附速率快,吸附过程符合准二级动力学方程;随溶液中Pb2+离子浓度增加,吸附量增大,等温吸附过程符合Langmuir模型,根据Langmuir模型计算SER在298K时对Pb2+的饱和吸附量为1.85 mmol/g,高于改性前(1.0 mmol/g)。热力学参数ΔG0,证实了吸附过程为自发的放热过程。SER对Pb2+的吸附性能优良,具有潜在的应用前景。     

改性壳聚糖吸附剂的合成及对镉离子的吸附性能

通过丁二酸酐、可分散的纳米二氧化硅(简称DNS)和壳聚糖经过系列反应得到改性壳聚糖。通过FTIR光谱、热重分析和SEM研究了改性壳聚糖的性能。FTIR表明壳聚糖与DNS通过丁二酸酐桥连为一个高分子聚合物;扫描电镜分析结果显示,改性壳聚糖呈现近似球状,形成了一些孔和缝隙分布于微粒的表面及内部;热重分析结果表明,改性壳聚糖的热性能有较大提高。研究了改性壳聚糖微粒吸附Cd2+时pH值、时间、用量对吸附的影响,结果表明其吸附最佳条件为:pH=5,吸附时间为2 h,吸附剂的投加量为0.1 g。改性壳聚糖具有较强的吸附Cd2+的能力,其吸附量最高可达3.789 8 mmol/g,吸附率最高可达79.12%。     

改性壳聚糖的制备及其对水中酞酸酯的吸附

以柠檬醛化学改性壳聚糖,制备柠檬醛交联壳聚糖树脂。采用红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面测定及孔径分析方法表征柠檬醛交联壳聚糖树脂的结构。在25℃,pH为7条件下,考察柠檬醛交联壳聚糖树脂对3种酞酸酯(PAEs)邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸2-乙基己酯(DEHP)的吸附性能,剖析吸附机理。研究结果表明,壳聚糖对DMP、DEHP和DBP的吸附容量分别为92、113和87 mg/g,而柠檬醛交联壳聚糖树脂对DMP、DEHP和DBP的吸附容量分别为147、166和190 mg/g,柠檬醛交联壳聚糖树脂对3种PAEs的吸附效果明显提高,吸附动力学均满足一级动力学方程。经吸附剂再生实验,柠檬醛交联壳聚糖树脂对PAEs的脱附率达到96.5%~97.1%,可重复使用。     

天然高分子絮凝剂及其在水处理的应用

天然高分子絮凝剂具有传统絮凝剂和其他合成聚合物不具备的优点,现已得到国内外的广泛重视。概括了以淀粉、壳聚糖、木质素和植物胶为原料改性而成的天然高分子有机絮凝剂的研究与应用概况,并对它们在废水处理中的应用和发展进行了综述。     

天然有机高分子絮凝剂壳聚糖制备工艺的改进

在壳聚糖的制备过程中,通过在稀酸脱钙阶段加入少量的助剂A,改过去室温浸泡16h～24h为30℃下搅拌3h,反应物质量比为10%HCl:助剂A:蟹(虾)壳=3.5:0.5:1;在浓碱脱乙酰基阶段加入少量助剂B,改过去115℃下反应6h为105℃下反应2h,反应物质量比为40%NaOH:助剂B:甲壳素=4:0.2:1,使壳聚糖的制备成本较原工艺下降了49%,制备时间缩短了1半,产品的主要性能参数(脱乙酰度、粘度、分子量等)均达到或超过美国Sigma公司同类产品(Chitosan,C-3646)的水平.     

壳聚糖衍生物修饰电极测定水中NO_2~-的研究

利用水杨醛对壳聚糖进行改性,合成壳聚糖席夫碱类衍生物(S-CTS),将其滴涂在玻碳电极表面成膜。用循环伏安法研究了该修饰电极对NO2-的电催化作用。实验结果表明,以0.1mol/LpH4.0的B-R缓冲溶液为底液,还原峰电流与NO2-浓度在1.8×10-1～70mg/L范围内呈良好的线性关系,相关系数为0.9915,检出下限达4.6×10-3mg/L。用于水样测定,结果满意。     

改性壳聚糖对酚类污染物的竞争吸附研究

采用庚醛与壳聚糖反应生成schiff’s碱,NaBH4还原制备N-烷基化壳聚糖衍生物,并用反相HPLC-紫外检测研究了改性壳聚糖对酚类化合物的竞争吸附。试验了吸附时间、溶液pH值、酚的浓度等因素对水中共存酚类污染物竞争吸附的影响。结果表明,庚醛改性壳聚糖优先去除水中2,4-二氯酚。     

改性蒙脱土对稻田土壤甲基汞的阻控修复

采用3-巯丙基三甲氧基硅烷和壳聚糖对蒙脱土进行改性,利用XRD技术对改性蒙脱土进行表征,并通过室内模拟试验,探讨在不同的水分条件下,巯基蒙脱土和壳聚糖蒙脱土对甲基汞污染土壤的阻控修复效果.XRD分析结果显示,巯基和壳聚糖都成功负载于蒙脱土上.模拟试验结果表明,在甲基汞污染土壤中添加修复材料后,对土壤甲基汞均产生了较好的阻控修复效果.对比空白对照,在淹水条件下,土壤中甲基汞含量分别降低了82. 10%(巯基蒙脱土)和45. 20%(壳聚糖蒙脱土);在干湿交替条件下,土壤中甲基汞含量分别降低了66. 70%(巯基蒙脱土)和49. 79%(壳聚糖蒙脱土);在干旱条件下,土壤中甲基汞含量降低了44. 66%(巯基蒙脱土),添加壳聚糖蒙脱土4周后,土壤甲基汞含量降低了54. 37%.相比单加改性蒙脱土,联合添加改性蒙脱土和石灰处理后其修复效果没有明显提升.     

复合絮凝剂CAM-CPAM的制备及其污泥脱水性能

在氮气保护下,以硝酸铈铵为引发剂,采用壳聚糖与有机单体丙烯酰胺接枝共聚得到壳聚糖衍生物(CAM),并将其与阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)复配,制备了一种复合絮凝剂CAM-CPAM. 通过红外图谱(IR)和电镜扫描(SEM)分析,对复合絮凝剂CAM-CPAM的结构进行了表征,对污泥脱水机理进行了探讨,并考察了复合絮凝剂用量对污泥脱水、沉降性能以及对滤液浊度和透光率的影响. 结果表明,复合絮凝剂CAM-CPAM具有良好的污泥脱水性能,当其投加量为30 mg/L时,污泥脱水率可达90%以上,沉降速率可达0.55 cm/s,滤液浊度小于8 NTU,透光率高于85%.      

改性壳聚糖复配FeCl_3处理微污染水

用改性壳聚糖复配无机絮凝剂FeCl3处理微污染水。结果表明:用改性壳聚糖替代壳聚糖,在用量节省约50%时,显著提高了浊度和有机物的去除效果。与单独使用壳聚糖相比,改性壳聚糖、FeCl3、改性壳聚糖复配FeCl3处理微污染水,UV254去除率分别从26%、42.4%、47%提高到68%,浊度去除率分别从52.6%、83.7%、79.7%提高到92.6%。在pH=7,沉降时间10 min等最佳条件下,改性壳聚糖复配FeCl3强化混凝处理微污染水效果优于聚丙烯酰胺。     

羧化CTS微球对共存有机污染物的吸附研究

采用反相悬浮法制备交联羧甲基化壳聚糖微球,并用高效液相色谱法-紫外检测研究了改性壳聚糖微球对共存有机污染物的吸附。试验了吸附时间、溶液pH值、有机物的浓度等因素对水中共存有机污染物吸附的影响。结果表明,在有机物浓度相近的情况下,羧化改性壳聚糖微球对水中2,4-二硝基酚的去除量最大。