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壳聚糖是自然界广泛存在的甲壳素经过脱乙酰作用得到的,由于这种天然高分子的安全性、微生物可降解性、以及生物官能性等优良性能被大家广泛关注,在医药、化工、金属提取及回收、化妆品、水处理和生物医学工程等诸多相关领域的研究中取得了重大进展。由于壳聚糖溶液本身存在pH适应范围窄、对低浓度金属离子吸附性能差及吸附平衡时间较长等缺点,将壳聚糖交联成球,吸附性能得到很大的改观,同时它具有一定强度,易于存放和收集,更重要的是它不溶于任何介质,从而扩大了应用的范围。此外,由于累托石粘土矿物具有较大的比表面积和独特的结构特性而具有较强的吸附能力,因此将壳聚糖与累托石复合,结合两者吸附能力的优势,为壳聚糖在吸附材料中的应用开辟一条新途径。 本研究采用甲醛为预交联剂,环氧氯丙烷为交联剂,利用反相悬浮法预先制备了交联壳聚糖树脂,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段对其结构进行分析,证明交联方法成功,并且成功应用于染料刚果红废水的吸附,得到较好的吸附效果。在此基础上将壳聚糖与累托石插层复合,利用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等分析手段显示壳聚糖成功插层到累托石中。用同样的交联方法对插层成功的壳聚糖累托石溶液进行交联,用傅里叶红外光谱(FTIR)、XRD、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段对其结构进行了表征,结果表明制备得到的树脂球形均匀,表面多孔,机械强度好。以铜(Ⅱ)、镉(Ⅱ)和镍(Ⅱ)三种重金属离子为模型污染物,在不同的pH值、初始浓度、投加量、温度及时间下进行吸附试验,采用火焰原子吸收法壳聚糖累托石复合树脂对模型污染物的去除效率。 实验结果表明:在单因子系统中,该吸附剂对铜(Ⅱ)、镉(Ⅱ)和镍(Ⅱ)离子的吸附过程遵循拟二级动力学方程;吸附等温线符合Langmuir方程;△G的负值表明离子交换过程是自发进行的。在双因子系统中,重金属离子之间存在拮抗作用,导致吸附剂对三种重金属离子吸附顺序,铜(Ⅱ)>镉(Ⅱ)>镍(Ⅱ)。解吸再生研究表明EDTA对吸附后的吸附剂解吸效果要好于HCI。通过FT-IR和XPS表征方法表明壳聚糖累托石复合树脂对铜(Ⅱ)、镉(Ⅱ)和镍(Ⅱ)是通过与氮原子形成配位键。