【摘 要】
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随着工业的发展,染料被广泛应用于纺织、包装等各个领域,染料废水的处理成为废水处理领域的一大难题。吸附法是染料废水处理方法中最具前景的技术之一,壳聚糖(CS)是目前最为热门的制备吸附剂的原材料之一。未经改性处理的CS存在着溶解性较差、吸附容量较小等不足,因此本课题首先采用高碘酸钠作为氧化剂,通过氧化改性法和冷冻干燥法,对CS的C2、C3位进行选择性氧化,制备得到了不同氧化程度的双醛壳聚糖(DCS)吸
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随着工业的发展,染料被广泛应用于纺织、包装等各个领域,染料废水的处理成为废水处理领域的一大难题。吸附法是染料废水处理方法中最具前景的技术之一,壳聚糖(CS)是目前最为热门的制备吸附剂的原材料之一。未经改性处理的CS存在着溶解性较差、吸附容量较小等不足,因此本课题首先采用高碘酸钠作为氧化剂,通过氧化改性法和冷冻干燥法,对CS的C2、C3位进行选择性氧化,制备得到了不同氧化程度的双醛壳聚糖(DCS)吸附剂;再通过多巴胺(DA)氧化自聚合形成聚多巴胺(PDA)后与DCS接枝,制得了聚多巴胺改性双醛壳聚糖(PDA-DCS)吸附剂。以阴离子染料胭脂红为模拟染料废水,通过DCS、PDA-DCS对染料废水的吸附研究,探讨其吸附工艺及吸附机理,对工业化应用具有一定的指导意义。论文主要研究内容和结果如下:1.对DCS、PDA-DCS进行表征。SEM分析表明与未进行改性的CS相比,氧化后的DCS孔隙率有所提升,PDA-DCS则进一步呈现出多层多孔结构;FTIR分析表明DCS成功氧化生成醛基,PDA-DCS中PDA与DCS成功接枝;XRD分析显示DCS、PDA-DCS的结晶度均较改性前有所下降;TG分析表明DCS热稳定性较CS有一定的下降,而PDA-DCS的热稳定性较DCS有一定的提升。2.通过吸附实验探究各因素对DCS、PDA-DCS吸附性能的影响,并对PDA-DCS进行可重复利用性分析。实验结果表明,壳聚糖与高碘酸钠的物质的量比为2:1的DCS_2:1、PDA-DCS_2:1吸附性能最优;DCS和PDA-DCS的吸附容量均随p H增加先增加后逐渐降低,且PDA-DCS最佳吸附p H较DCS有所增大,PDA-DCS的最佳吸附p H为3;DCS的吸附容量在初始60 min内迅速增加,且吸附容量在120min达到平衡点,而PDA-DCS的吸附容量在其吸附容量在初始30 min内迅速增加,在80min时吸附容量基本达到平衡状态,PDA-DCS的吸附速率较DCS有显著的提升;DCS与PDA-DCS的吸附容量随初始浓度的增大而增加,且分别在胭脂红浓度为400、500mg/L时达到相对饱和状态。可重复利用分析实验表明,进行连续5次吸附-解吸循环后,PDA-DCS的吸附容量仍保持在较好的状态,易于实现再生和重复利用。3.吸附动力学拟合分析表明,DCS、PDA-DCS对胭脂红染料的吸附过程均符合准二级吸附动力学模型;吸附等温线拟合结果表明,DCS、PDA-DCS均适合于Langmuir吸附等温线模型;吸附热力学分析表明,DCS、PDA-DCS的吸附过程均是自发进行的放热反应且吸附平衡时吸附体系的自由度增大。在最优吸附工艺条件下DCS对胭脂红染料的最大吸附容量为992.4 mg/g,PDA-DCS对胭脂红染料的最大吸附容量为1194.4 mg/g。将PDA-DCS吸附剂与已有研究的其他对胭脂红进行吸附的吸附剂进行比较,结果显示,PDA-DCS的吸附容量位于较高水平。
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