過硫酸銨引發(fā)殼聚糖與AM及DMAEMA的接枝共聚合成與應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，導(dǎo)致大量重金屬廢水的產(chǎn)生，這些廢水若直接向水體排放，會對局部環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因此必須進(jìn)行有效的處理。傳統(tǒng)的廢水處理方法在重金屬廢水處理中受到諸多限制，如生物法因重金屬毒性問題而很難奏效；吸附法的吸附劑(功能聚合物)費(fèi)用高；膜分離法的工程投資和運(yùn)行操作費(fèi)用高；而大部分傳統(tǒng)化學(xué)方法在使用時(shí)很難達(dá)到水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)，且可能產(chǎn)生二次污染隱患等問題。近年來，對重金屬離子具有特別選擇性、螯合能力強(qiáng)的高分子處理劑研究愈來愈多，尤其是

2、天然高分子殼聚糖因其分子結(jié)構(gòu)上的氨基、羥基均能與金屬離子形成配位鍵而具有極強(qiáng)的螯合能力，逐漸被國內(nèi)外研究者所重視，部分改性產(chǎn)品已應(yīng)用于重金屬廢水的處理。本論文針對殼聚糖在應(yīng)用中存在的不足，對其進(jìn)行了化學(xué)改性，并對改性后的產(chǎn)物進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下： 1)本文以過硫酸銨為引發(fā)劑，制備了殼聚糖(CTS)與丙烯酰胺(AM)及甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)的接枝共聚產(chǎn)物，并研究了引發(fā)劑濃度、單體用量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫

3、度、單體滴加時(shí)間及過硫酸銨與亞硫酸氫鈉投加比例等不同反應(yīng)條件對殼聚糖與AM及DMAEMA接枝共聚反應(yīng)的影響。綜合考慮接枝率和接枝效率兩個(gè)考察指標(biāo)，通過設(shè)計(jì)均勻?qū)嶒?yàn)得到了該反應(yīng)體系的最佳反應(yīng)條件為：DMAEMA占單體總量的比例為10％，殼聚糖與單體的最佳比例是1:6，引發(fā)劑濃度為2mmol/L，反應(yīng)溫度為50℃，單體(DM)滴加時(shí)間為1h，反應(yīng)時(shí)間為1h。 2)采用FTIR光譜分析、X射線衍射分析、電鏡分析及粘度分析等多種手段對所

4、制備的吸附劑進(jìn)行了表征，不同吸附劑的基團(tuán)特征吸收峰、衍射峰、表面結(jié)構(gòu)及粘度等的變化都證明了丙烯酰胺及甲基丙烯酸二甲氨基乙酯成功地接枝到了殼聚糖分子的主鏈上。 3)采用單因素試驗(yàn)的方法研究了殼聚糖接枝共聚物對Hg2+、Cr6+、Cu2+、Pb2+及Cd2+的吸附性能，考察了吸附條件(合成殼聚糖接枝共聚物的條件、吸附劑用量、金屬離子濃度、吸附時(shí)間及溶液的pH值等)對金屬離子的去除率和吸附容量的影響。結(jié)果表明：①在相同的條件下，研究制

5、備的12號、18號及2號殼聚糖接枝共聚物分別對Hg2+、Cr6+及Pb2+的吸附效果明顯，吸附容量較普通殼聚糖吸附劑分別提高了56.31、36.19和26.87mg/g。②重金屬去除率隨吸附劑用量的增加而增加，對Hg2+、Cr6+、Cu2+、Pb2+及Cd2+的去除率達(dá)到最高且趨于平穩(wěn)時(shí)所需改性殼聚糖吸附劑的量分別為：0.3g/L、2.5g/L、1.5g/L、0.5g/L及1.5g/L。③吸附等溫曲線表明：改性殼聚糖對Hg2+、Cr6+

6、、Pb2+及Cd2+的吸附行為既符合Langmuir模型又符合Freundlich模型，對Cu2+的吸附只符合Langmuir模型；④吸附動力學(xué)表明，改性殼聚糖對Cr6+的吸附速率最大，對Cu2+的吸附速率次之，對Hg2+的吸附速率最小，且均符合二級反應(yīng)動力學(xué)規(guī)律。⑤溶液pH值影響吸附劑的吸附效果。對Hg2+、Pb2+的最佳吸附pH值為5.5；對Cr6+、Cu2+及Cd2+的最佳吸附pH值分別為3，4和5。⑥在Hg2+-Cu2+-Pb2