随着工业的蓬勃发展,水体重金属污染日益严重。铅作为一种广泛应用于工业生产的重金属,是对人体危害最大的元素之一。果胶结构中含有大量的-COOH,被认为是去除废水中Pb2+最有前景的生物吸附剂。一直以来,果胶对高浓度的Pb2+废水处理效果很好,然而,在低浓度Pb2+废水中达不到理想的去除效果。此外,原果胶还有溶于水、不易分离、机械强度较低、不能循环利用的缺点。基于原果胶的两种主要缺陷,本文通过合理的结构修饰,利用乙二胺对果胶分子进行改性,以提高果胶在低浓度Pb2+废水中的去除率。此外,本文还将吸附能力较强的乙二胺改性果胶与机械性能较强的海藻酸钠进行复配,对纳米级的Fe3O4进行包埋,并以Ca2+为交联剂,制备了一种新型的乙二胺改性果胶基磁性微球吸附剂。本文的主要研究结果如下:1.制备了不同酰胺化度的乙二胺改性果胶(酰胺化度分别为31.62%、38.94%、43.13%、48.31%,分别命名为 EP32、EP39、EP43、EP48),并通过红外光谱、元素分析、X射线光电子能谱对其进行了结构表征,证明乙二胺通过酰胺键被成功接枝在了果胶分子上。流变分析表明,乙二胺改性增加了果胶的粘度;Zeta电位分析表明,乙二胺改性增加了果胶的碱性。考察了原果胶和不同酰胺化度的乙二胺改性果胶对水溶液中Pb2+的吸附性能。Pb2+溶液pH=5.0时,吸附效果较好。原果胶和四种改性果胶对Pb2+吸附的速度均较快,1h内即可达到吸附平衡。在低Pb2+浓度(20-80mg/L)时,EP48对Pb2+的去除率最高,远高于原果胶的去除率。Zeta电位分析表明,当连续加入Pb2+时,EP48的Zeta电位增长最快,最先达到电中和。粒径分析进一步证实EP48是最先析出并形成较大的EP48-Pb2+络合物。红外和X射线光电子能谱分析表明,原果胶吸附Pb2+的作用机制为羧酸基团的离子交换作用,而改性果胶吸附Pb2+不仅涉及到羧基的离子交换作用还有与氨基和酰胺基团的螯合作用。2.将吸附能力较强的EP48与海藻酸钠进行复配,并对纳米级的Fe3O4进行包埋,以Ca2+为交联剂,制备了一种新型的改性果胶基磁性微球吸附剂。通过红外光谱、质构分析、热重分析对样品进行了表征,结果表明乙二胺改性在果胶分子链上引入的酰胺基团并没有因为交联反应而被破坏,海藻酸钠和Fe3O4纳米粒子的加入提高了微球的机械强度,同时也提高了微球的热稳定性。在不同吸附剂质量、pH值、初始Pb2+浓度以及接触时间的条件下,研究了改性果胶基磁性微球对Pb2+的吸附性能。结果表明,在pH=5.0,吸附剂质量为1 g/L时,改性果胶基磁性微球达到吸附平衡需要8 h。动力学模拟发现吸附更符合准二阶动力学模型,表明吸附受化学吸附控制。此外,根据扩散方程的参数,第二阶段的颗粒内扩散是吸收速率的决定性步骤。Langmuir模型可以较好的拟合实验结果,其最大吸附量为175.19 mg/g。解吸和再生实验表明,经10次脱附后,改性果胶基磁性微球对Pb2+的去除率仍保持在98.9%以上。3.用微胶囊造粒仪制备了不同尺寸的改性果胶基磁性微球吸附剂(尺寸分别为750 μm、540 μm、400 μm、100 μm)。在不同吸附剂质量、pH值、初始Pb2+浓度以及接触时间的条件下,研究了四种不同尺寸的吸附剂对Pb2+的吸附性能。结果表明,在pH=5.0,吸附剂质量为1 g/L时,750μm、540μm、400μm、100 μm的改性果胶基磁性微球达到吸附平衡所需的时间分别为8 h、6 h、4h、1h。微球尺寸的缩小,大大缩短了吸附所需的时间。Langmuir模型可以较好的拟合实验结果,750μm、540 μm、400μm、100 μm的改性果胶基磁性微球的最大吸附量分别为 175.43 mg/g,185.19 mg/g,232.56 mg/g,256.41 mg/g。解吸和再生实验表明,第9次脱附后,部分100 μm的改性果胶基磁性微球已溶胀破裂,其他三种尺寸改性果胶基磁性微球均保持形态完整,且对Pb2+的去除率仍保持在99.2%以上。本研究制备了一种高吸附性能的改性果胶基磁性微球吸附剂,解决了果胶吸附剂不能再生利用的问题,为水体重金属污染防治提供了一种可行途径。