粉煤灰@殼聚糖磁性銅離子吸附劑的制備及性質(zhì)研究.pdf

1、實(shí)現(xiàn)粉煤灰等工業(yè)廢棄物的深度、高附加值資源化利用對于我國消除環(huán)境污染、緩解資源短缺，實(shí)現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。粉煤灰中包含的磁性微珠，由于鐵含量高、磁性強(qiáng)、孔隙豐富等特點(diǎn)，在廉價(jià)磁種、磁性吸附劑等方面具有重要應(yīng)用潛力。其中，利用粉煤灰磁珠處理重金屬污水是重要的研究熱點(diǎn)之一。吸附法是最常用的重金屬污水處理方法之一，但其目前采用的吸附劑一般顆粒微細(xì)、懸浮性好，因此很難實(shí)現(xiàn)固液分離，成為制約吸附法推廣應(yīng)用的因素之一。如果將磁分離技術(shù)引入

2、重金屬污水處理過程，則可借助磁場力作用解決吸附劑難分離的問題。但目前的磁性吸附劑多利用化學(xué)合成的納米磁種作為磁核，成本高、環(huán)境負(fù)荷重、使用保管要求高。如果以粉煤灰磁珠為磁核合成磁性吸附劑，不但可滿足磁分離的要求，而且又可降低藥劑成本。鑒于此，本論文選取精選加工后的粉煤灰磁珠作為磁核，以殼聚糖作為重金屬離子吸附劑，合成磁珠@殼聚糖磁性吸附劑，并用于低濃度含銅廢水的吸附處理。具體研究工作如下:
　　采用磁選管對粉煤灰進(jìn)行分步磁選，獲得

3、強(qiáng)磁性粉煤灰磁珠，然后對磁珠進(jìn)行球磨分級，獲得更細(xì)粒徑的粉煤灰磁珠顆粒。以粉煤灰磁珠顆粒為磁核，分別采用沉淀法、碳二亞胺縮合法和反相微乳液法制得不同微觀結(jié)構(gòu)的磁珠@殼聚糖復(fù)合微球吸附劑。并利用掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、紅外光譜儀(FTIR)、X射線衍射儀(XRD)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)等對該吸附劑材料的形貌、元素組成、官能團(tuán)組成、物相成分以及磁學(xué)性能等進(jìn)行表征，通過紫外可見分光光度法繪制了銅離子標(biāo)準(zhǔn)曲線，并對磁珠@殼聚糖

4、吸附劑的吸附性能進(jìn)行了測試。
　　1.通過沉淀法可以制備磁珠@CS凝膠球，粒徑大小介于500-800μm之間。XRD研究表明摻入的凝膠球同時(shí)具有磁珠和殼聚糖的衍射峰，說明殼聚糖與磁珠成功復(fù)合;VSM表征表明其磁性較原磁珠差，飽和磁化強(qiáng)度只有2.02emu/g，說明凝膠球中磁珠所占比例很少。Cu2+離子吸附研究表明，其水凝膠對模擬含銅廢水中的Cu2+離子表現(xiàn)良好的吸附和脫色效果，吸附量可達(dá)4.5mg/g以上，吸附后凝膠變?yōu)樗{(lán)色。通過

5、對其吸附等溫模型進(jìn)行試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)其對Cu2+離子吸附試驗(yàn)與Freundlich吸附模型有較好的符合性。
　　2.通過碳二亞胺縮合法可制備磁珠@CMCS磁性復(fù)合材料。該法制得的磁珠@CMCS具有較均勻的粒徑分布，平均直徑10μm左右。VSM表征表明所得樣品具有較強(qiáng)磁性，可達(dá)20.09 emu/g。通過對制備樣品的Cu2+離子吸附性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其對低濃度銅離子的吸附容量為10.33mg/g。
　　3.利用反相微乳液法，通過

6、分步包覆制備了磁珠@SiO2@CS復(fù)合微球。FTIR分析表明，SiO2包覆在了磁珠的外面形成了殼核結(jié)構(gòu)，從而使其更易與CS結(jié)合。EDS結(jié)果表明，磁珠較均勻的分布在殼聚糖基體中。VSM檢測表明，磁珠的摻雜量約為32％。Cu2+離子吸附表明，該吸附劑對較低濃度含銅廢水表現(xiàn)出很好的吸附效果，其對10mg/L和20mg/L的Cu2+離子廢水的吸附量分別為8.63mg/g和11.08mg/g。
　　通過對三種磁珠@殼聚糖吸附劑的吸附動(dòng)力學(xué)模