葫芦[8]脲接枝壳聚糖对水中有机染料与重金属离子的高效吸附研究

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随着我国经济持续增长,工业化水平不断提高,工业废水成为了我国水环境的主要污染源之一。在实际工业废水中,重金属和有机染料通常同时存在,实现无机离子和有机小分子的高效去除是当前的研究了热点,开发高效吸附材料去除废水中的重金属离子和有机污染物是当前问题的关键。
  本论文的研究内容包括如下部分:
  一、本课题将官能团化的葫芦[8]脲(CB[8])通过C-N-C共价键接枝到壳聚糖(CS)链上,合成了一种新材料(CB[8]-CS)。用CB[8]–CS对酸性蓝25(AB25)、活性橙5(RO5)和活性黄145(RY145)这三种染料进行吸附研究,通过研究染料的浓度、染液的pH值、反应温度及反应平衡时间影响因素,探究CB[8]–CS吸附这三种染料的工艺条件,研究表明,CB[8]–CS吸附这三种染料均有很好的吸附效果,5分钟内达到吸附平衡;吸附行为理论模型分析结果表明,CB[8]–CS吸附RO5染料符合Langmuir吸附等温模型,吸附AB25和RY145染料符合Sips吸附等温模型,CB[8]–CS对三种染料的吸附均为自发的放热反应,温度升高不利于吸附反应。
  二、用CB[8]–CS对四种重金属离子(Pb2+、Hg2+、Ni2+、Cu2+)进行吸附研究,通过研究重金属离子的浓度、重金属离子溶液的pH值及反应平衡时间影响因素,探究了CB[8]–CS吸附这四种重金属离子的工艺条件,实验结果表明,CB[8]–CS对四种重金属离子的吸附能力如下:Pb2+>Hg2+>Cu2+>Ni2+,吸附行为理论模型分析结果表明,CB[8]–CS吸附四种重金属离子都符合Sips吸附等温模型,动力学均符合准二级动力学模型,表明化学吸附过程的存在。对染料和重金属离子的混合溶液进行简单的吸附实验,发现在重金属离子和有机染料同时存在的情况下都有很好的去除效果。
  三、通过红外光谱和紫外-可见漫反射光谱(DRS)以及理论计算探索了吸附机理,染料的吸附主要受染料分子与CB[8]疏水腔之间的相互作用驱动,重金属离子的吸附主要受重金属离子与CB[8]端口的羰基和壳聚糖上的氨基的配位驱动。
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