壳聚糖吸附重金属离子的研究进展

综述了,我国近几年来壳聚糖处理含重金属离子废水的研究进展。壳聚糖及其改性产品的吸附性能主要体现在对各种金属离子的吸附上,为了有选择性地吸附某种或某些金属离子,人们通过修饰、交联、接枝等方法对壳聚糖进行了各种改性研究。     

膨润土负载壳聚糖修复土壤镉污染的效果

随着重金属污染土壤日益加剧,污染土壤修复和控制技术的研究越来越迫切.为利用膨润土原位修复土壤镉污染提供理论依据,采用平衡吸附试验研究了Cd2 在膨润土负载壳聚糖上的吸附行为.以90%脱乙酰度壳聚糖为原料,制备了膨润土负载壳聚糖颗粒吸附剂,用于吸附溶液中Cd2 .试验探讨了壳聚糖质量浓度对负载率的影响,结果表明,质量浓度3%的壳聚糖负载量最大,壳聚糖最大负载率达32.6%.吸附Cd2 最佳工艺条件是:壳聚糖与膨润土质量比为1∶20,膨润土负载壳聚糖颗粒吸附剂用量为15 g·L-1,溶液中Cd2 含量不大于200 mg·L-1, pH 值为6～8,吸附平衡时间为8 min,Cd2 去除率为99%.动态吸附Cd2 试验结果表明:质量浓度为 200 mg·L-1的含Cd2 溶液,流速为4～6 m(h-1,经壳聚糖-膨润土吸附剂一次处理后,溶液中Cd2 的残留量为0.7 mg(L-1.     

壳聚糖对污染土壤中吸附态Pb（Ⅱ）的解吸作用

土壤中重金属的吸附-解吸直接影响重金属在土壤及其生态环境中的形态转化、迁移和归趋.利用螯合剂促进普通植物富集吸收土壤中重金属是一种新的土壤组合修复技术, 向污染土壤中施用螯合剂可增加土壤溶液金属的浓度和活度,有利于金属到根部而被植物吸收.通过吸附等温实验研究了壳聚糖对污染土壤中铅的解吸作用.将壳聚糖提取液加入含Pb土壤中结果表明,壳聚糖螯合剂能提高土壤中吸附态铅的解吸效率,增加解吸溶液中Pb2 的浓度.壳聚糖对污染土壤中铅的解吸作用随着壳聚糖加入量的增大而增大,用浓度为0.4 g·L-1的90%脱乙酰度壳聚糖做提取液,提取液pH＝3,提取平衡时间10 h达到最高提取率32.4%,该吸附过程遵从Langmuir等温吸附方程; 土柱淋溶实验表明壳聚糖对污染土壤中Pb2 的提取率为27.4%.研究结果为铅在环境中的迁移转化和治理技术等方面的实际应用提供有价值的参考.     

壳聚糖/磁性生物碳对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能

以丝瓜络为原料制备壳聚糖/磁性生物炭(CMLB),并研究了改性前后的生物炭对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能。结果表明,改性后的生物炭包含γ-Fe_2O_3纳米颗粒,颗粒尺寸均匀,大小一致。CMLB对Cu(Ⅱ)的吸附量为54.68 mg·g~(-1),高于原始生物炭(LB)、磁性生物炭(MLB)的吸附量,且能够达到壳聚糖吸附量的86%。整个吸附过程在18 h达到平衡,在pH=5.8±0.1有较好的吸附效果。吸附反应动力学可采用准二级动力学方程拟合,吸附等温线符合Freundlich模型。CMLB吸附Cu(Ⅱ)的机制下包括离子交换、物理吸附和共沉淀。CMLB材料在处理废水后,利用磁铁可将材料从水中分离。CMLB可作为一种吸附剂有效去除水中的重金属,应用前景广阔。     

铅模板交联壳聚糖聚合物的表征及吸附选择性研究

以Pb2+为模板分子,以壳聚糖(CTS)为功能单体合成了CTS-Pb2+复合物、CTS-Pb2+交联聚合物及Pb2+交联CTS分子印迹聚合物(MIP)。采用红外光谱仪、热重分析仪、扫描电镜、X衍射仪等仪器对CTS、CTS-Pb2+复合物、CTS-Pb2+交联聚合物和MIP的表面形貌和结构进行了表征。结果表明,CTS吸附Pb2+是以—NH2为吸附点;CTS吸附Pb2+后,结晶度下降、热稳定性变差;利用分子印迹技术得到的MIP呈具有一定孔径分布的多孔结构,这有利于Pb2+的吸附和洗脱,也为Pb2+的扩散或洗脱提供了良好的通道;MIP在实际水样处理中体现出较高的Pb2+吸附选择性,它在处理含Pb2+废水方面可能具有较好的应用前景。     

壳聚糖-活性炭复合物水冲前后吸附性及其抑菌性能的研究

将3种不同分子量(Mw)壳聚糖(50 000、100 000及高分子量(粘度为50～800 mPa·s))分别与活性炭制成壳聚糖活性炭复合物.考察自来水冲洗前后,壳聚糖-活性炭复合物的吸附性能及其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑制性能的变化.结果表明,经水流冲洗后,3种壳聚糖制备的壳聚糖-活性炭复合物的吸附性能上升,而抑菌性能下降;其中,高分子量壳聚糖制备而成的壳聚糖-活性炭复合物对两种细菌仍有较强的抑制能力.即高分子量壳聚糖制备而成的壳聚糖-活性炭复合物更适于在实际水处理中应用.     

壳聚糖-沸石杂化膜的制备及其对甲基橙的吸附

采用物理共混法制备了壳聚糖-沸石杂化膜,用扫描电镜(SEM)和热重分析仪(TGA)对其进行表征,并系统地研究了壳聚糖-沸石杂化膜对甲基橙的吸附行为。结果表明,最佳质量配比为(沸石/壳聚糖)为1∶20;pH值对吸附的影响最为关键,在实验浓度的范围内对甲基橙溶液最大吸附量为974.05 mg/g。杂化膜对甲基橙的等温吸附行为符合Lang-muir模型,吸附动力学模式符合准二级动力学方程,考虑以化学吸附行为为主。杂化膜有良好的再生能力。     

循环水养殖系统水质变化特征的中试研究

采用循环水养殖系统进行虹鳟、鲟鱼和鲢鱼的阶梯养殖中试研究,在不更换新鲜水的情况下,系统连续运行30天,分析其中COD、NH4+-N和TP的变化特征。结果表明,在相同养殖密度情况下,养殖虹鳟鱼使循环水COD、NH4+-N和TP浓度分别增加26.6%、45.7%和37.4%,养殖鲟鱼使COD、NH4+-N和TP浓度分别增加16.0%、21.6%和14.4%,生化池对COD、NH4+-N和TP的去除率分别为39.8%、50.0%和1.9%。系统还加入了鲢鱼养殖单元和配置水生植物的沉淀池,增加了系统对污染物的去除效果。实验自第21天起向沉淀池投加壳聚糖,使循环水浊度降低了46.6%,色度降低了38.0%。经过30 d的连续运行,除TP指标外,COD和NH4+-N浓度仍满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中地表水Ⅲ类功能区用水标准。     

交联壳聚糖珠吸附活性染料的动力学研究

利用交联剂环氧氯丙烷(ECH)对壳聚糖进行改性,制备了交联壳聚糖珠,对活性染料(活性艳蓝ST-RV)的脱色性能进行了研究。分别从起始染料浓度(100～200 g/cm3)、温度(30～50℃)以及pH(7～9)考察了对染料吸附的动力学影响。当起始染料浓度为200 g/cm3,温度30℃,pH=7时,交联壳聚糖珠对ST-RV的吸附量达到77.49 mg/g。用准一级和二级动力学模型描述了动力学数据并确定了速率常数,最后进行了交联壳聚糖珠的再生实验。结果表明,吸附数据符合二级动力学模型;当pH=10时,交联壳聚糖珠可少量解吸。