交聯(lián)氨基魔芋葡甘聚糖的制備及對(duì)Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的吸附研究.pdf

1、天然多糖大分子具有大量的活性基團(tuán)（如-OH、-NH2等），并且來(lái)源豐富，安全無(wú)毒，可生物降解，自身或者通過(guò)改性可以制備具有一定吸附量的吸附劑。魔芋葡甘聚糖(KGM)是同淀粉、纖維素、殼聚糖類(lèi)似的天然多糖大分子，由于其自身的特性，在食品、化工等領(lǐng)域已經(jīng)有較廣泛的應(yīng)用，是一種具有環(huán)保效應(yīng)的天然材料。
　　 本文對(duì)魔芋葡甘聚糖進(jìn)行交聯(lián)、醚化和胺化改性，制備了重金屬吸附劑--ACKGM，利用紅外光譜、掃描電鏡、X-衍射儀表征了各個(gè)產(chǎn)物的

2、結(jié)構(gòu)和表面形貌等性質(zhì)，探討了ACKGM對(duì)Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的吸附行為。
　　 (1)探討了交聯(lián)、醚化、胺化反應(yīng)的條件。交聯(lián)魔芋葡甘聚糖(CKGM)的制備條件：溶劑異丙醇的濃度為15％,NaOH與KGM的摩爾比為1:2，環(huán)氧氯丙烷與KGM的摩爾比為1:1，反應(yīng)溫度50℃，反應(yīng)時(shí)間為6h，制備了沉降積為53.5的CKGM；3-氯-2-羥基丙基交聯(lián)魔芋葡甘聚糖醚(CHKGM)的制備條件：CKGM的含水率為11～13％，

3、催化劑HClO4與CKGM的摩爾比為0.03:1,80℃，反應(yīng)8h，制備了Cl含量為0.0503、Cl的取代度(DSCl)為0.2642的CHKGM；當(dāng)胺化劑中的(-NH2)與CHKGM的摩爾比為4:1,60℃，反應(yīng)時(shí)間為4h，分別以乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺為胺化劑制備了三種交聯(lián)氨基魔芋葡甘聚糖EACKGM、DACKGM和TACKGM，它們的氮取代度(DSN)分別為0.0522、0.07695、0.1228。
　　 (2)

4、將EACKGM、DACKGM和TACKGM應(yīng)用于對(duì)Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)吸附研究，其吸附能力順序?yàn)椋篢ACKGM＞DACKGM＞EACKGM。討論了溶液的pH值、TACKGM用量、離子初始濃度、振蕩時(shí)間、溫度等因素對(duì)TACKGM的吸附性能的影響。30℃時(shí)TACKGM對(duì)Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的飽和吸附量分別為18.38mg-g-1、5.173mg·g-1、21.51mg·g-1。
　　 (3)研究了TACK

5、GM吸附Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)行為，為其開(kāi)發(fā)與應(yīng)用提供理論依據(jù)。TACKGM對(duì)Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的等溫吸附過(guò)程可以用Langmuir模型描述，TACKGM對(duì)Cr(Ⅵ)的等溫吸附過(guò)程既可以用Langmuir模型描述也可以用Freundlish模型描述。通過(guò)對(duì)等溫吸附數(shù)據(jù)的擬合，得到相應(yīng)的熱力學(xué)參數(shù)，TACKGM對(duì)Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的吸附過(guò)程是一個(gè)自發(fā)的、吸熱的、熵增加的過(guò)程，而對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附過(guò)程是一

6、個(gè)自發(fā)的、放熱的、熵減小的過(guò)程；吸附動(dòng)力學(xué)研究表明，與偽一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型相比，偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型更適合描述TACKGM對(duì)各種離子的吸附過(guò)程。用偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合所得到的平衡吸附量與實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的吸附量相吻合。
　　 (4)對(duì)吸附了Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的TACKGM用1％的鹽酸進(jìn)行解析再生，實(shí)驗(yàn)表明TACKGM再生利用率高，解析3次后，吸附量可以達(dá)到第1次吸附吸附量的80％；用1％的NaOH,1％鹽酸，3％氨水均難以解析吸附Cr(Ⅵ

7、)的吸附劑，解析率均小于5％，解析效果很差。
　　 (5)結(jié)合紅外圖譜，吸附熱力學(xué)和吸附動(dòng)力學(xué)，推測(cè)TACKGM吸附Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的吸附機(jī)理為：TACKGM對(duì)Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的吸附較符合單分子層吸附，吸附中存在化學(xué)吸附、粒間擴(kuò)散；TACKGM對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附主要是電荷間的引力作用，同時(shí)存在粒間擴(kuò)散；綜合起來(lái)TACKGM吸附Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的吸附是物理、化學(xué)吸附共同作用的結(jié)果。