殼聚糖為載體的染料親和吸附劑對水中蛋白和重金屬離子的吸附研究.pdf

1、本文以反相懸浮交聯(lián)法制備了殼聚糖微球載體(CS)，并偶聯(lián)染料配體(CibacronBlueF3GA)，制得了染料親和吸附劑(CB—CS)。通過掃描電鏡對其進(jìn)行表征，結(jié)果表明，該吸附劑粒徑均勻，平均粒徑在400μm左右，而且表面相當(dāng)光滑；紅外光譜數(shù)據(jù)證明染料配體的偶聯(lián)是成功的。為了研究染料親和吸附劑對水中蛋白的吸附性能，從吸附平衡、吸附動力學(xué)及吸附熱力學(xué)等方面評價(jià)了其對牛血清白蛋白(BSA)的吸附特性，討論了pH、離子強(qiáng)度以及初始濃度對C

2、B—CS樹脂的吸附量的影響，最后應(yīng)用于實(shí)際蛋白廢水的處理。結(jié)果表明，CB—CS樹脂吸附BSA符合Langmuir等溫式，CB—CS樹脂與BSA的解離常數(shù)kd為4.83mg·mL-1(7.21×10—5mol·L-1)，kd值在10—4～10—6mol·L-1數(shù)量級之間，表明CB—CS樹脂對BSA的親和作用力在中等范圍內(nèi)，容易洗脫。理論飽和吸附量qm為172.41mg·g—1。BSA在CB—CS樹脂上的吸附動力學(xué)行為符合擬二級速率方程。在

3、不同溫度(298.15、303.15、313.15K)下，ΔH＞0、ΔS＞0，ΔG＜0，吸附過程是自發(fā)性反應(yīng)，升溫有利于反應(yīng)的進(jìn)行。在pH=5.0時(shí)，CB—CS樹脂對BSA的吸附量達(dá)到最大值154.25mg·g-1。隨著NaCl濃度的增加，CB—CS樹脂對BSA的吸附量顯著減小。隨著溶液中BSA初始濃度的升高，CB—CS樹脂的平衡吸附量逐漸增大，當(dāng)溶液中BSA初始濃度達(dá)到1.5mg·mL-1后，CB—CS樹脂的平衡吸附量逐漸趨于平穩(wěn)，即

4、使再增大溶液中BSA初始濃度，CB—CS樹脂的平衡吸附量也不會有明顯的增大。對實(shí)際蛋白廢水的應(yīng)用表明CB—CS樹脂對牛奶場和豆腐廠廢水中的蛋白的處理效果明顯。 為了拓寬CB—CS樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域，本文另外研究了其對水中重金屬離子的吸附性能。從吸附平衡、吸附動力學(xué)以及吸附熱力學(xué)三個(gè)方面評價(jià)了其對單一組分的Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附特性，并討論了pH、重金屬離子初始濃度對CB—CS樹脂的吸附量的影響。研究了CB—CS樹脂對混合

5、的重金屬離子的吸附特性，討論其對重金屬離子的吸附選擇性。結(jié)果表明，在比較高的金屬離子濃度下(200～500mg·L-1)，CB—CS樹脂吸附重金屬離子均符合Langmuir等溫式；在較低的金屬離子濃度下(100mg·L-1)，CB—CS樹脂吸附重金屬離子符合DKR等溫式。重金屬離子在CB—CS樹脂上的吸附動力學(xué)行為均符合擬二級速率方程。在不同溫度(298.15、308.15、323.15K)下，各重金屬離子在CB—CS樹脂上的△G＜0，

6、△H＞0，ΔS＞0，表明CB—CS樹脂對各重金屬離子的吸附屬于自發(fā)的吸熱過程。溶液的pH和重金屬離子初始濃度對會對CB—CS樹脂的吸附性能有影響，實(shí)驗(yàn)表明CB—CS樹脂對重金屬離子的平衡吸附量隨著pH(2～6)、重金屬離子初始濃度的增大而增大，當(dāng)溶液中重金屬離子初始濃度達(dá)到200mg·L-1后，CB—CS樹脂的平衡吸附量逐漸趨于平穩(wěn)，即使再增大溶液中重金屬離子初始濃度，CB—CS樹脂的平衡吸附量也不會有明顯的增大。以質(zhì)量濃度計(jì)算時(shí)，CB