论文部分内容阅读
壳聚糖(CTS)是性能良好的生物材料吸附剂，具有来源广、无毒害、生物相容性好等特点，但是壳聚糖易溶于酸性溶液，吸附作用受pH影响较大，作为吸附剂的应用受到了限制。壳聚糖季铵盐(HTCC)是壳聚糖经季铵化改性后的产物，具有荷正电性，显著提高壳聚糖材料的pH适应性。 本研究以CTS及HTCC包裹Fe3O4磁核，多聚磷酸钠(TPP)为预交联剂，戊二醛为化学交联剂，采用反相悬浮交联法制备了复合磁性微球吸附剂(CHMMs)，考察CTS/HTCC比例、TPP投加量对CHMMs性能及对天然有机物（腐殖酸）吸附动力学的影响;以甲基橙作为代表考察CHMMs对染料的吸附性能及吸附机理。研究结果表明: 复合交联方式可有效降低微球粒径，且CTS/HTCC质量比、TPP使用量等对微球的结构、稳定性以及粒径有显著影响，当CTS/HTCC比例为1∶1，TPP投加量为CTS和HTCC总质量的17％时，制得的CHMMs球形规则、表面光滑，平均粒径25μm，表面分布有大量的微孔，孔径在0.05～0.5μm左右;傅立叶红外光谱、X射线衍射和透射电镜的结果都表明Fe3O4被成功包裹在CTS和HTCC内部。 CHMMs的制备条件对腐殖酸的吸附速率和吸附容量有显著影响。当CTS/HTCC质量比为1∶1，TPP使用量为17％时，CHMMs对腐殖酸的吸附满足准二级速率模型，准二级速率常数k2达到0.1298，吸附容量达1.56 mg/g。 CHMMs对甲基橙吸附速率快，吸附容量高，吸附过程符合准二级动力学模型。甲基橙初始浓度为50 mg/L时，k2值达到0.0244，吸附容量高达49.04 mg/g。在pH值为4-10，温度为20-40℃范围内CHMMs对甲基橙吸附效果变化很小，但离子强度对其影响较大，NaCl浓度为0.1 mol/L时其吸附效果急剧下降，仅为10 mg/g左右。热力学分析表明CHMMs对甲基橙的吸附符合Freundlich吸附等温线模型。使用1 mol/L NaCl和0.1 mol/L NaOH混合溶液对CHMMs进行再生，首次再生率达到86％，重复再生6次后，吸附效果下降至72％。采用电荷平衡的方法探讨了CHMMs对甲基橙的吸附机理，结果表明，该条件下75％的甲基橙是通过离子交换的方式去除的，而余下的25％则为物理吸附方式去除。 壳聚糖及其季铵盐复合磁性微球作为一种新型的吸附材料，为微污染水源水处理及印染废水处理提供了新的选择，对于改善传统水处理工艺、保证水质安全具有积极意义。