壳聚糖基碘离子吸附剂的制备及吸附性能

• 作 者: 李晴
• 出 处: 大连理工大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 壳聚糖 乳液交联法 碘离子 吸附

作为一种清洁高效的能源,核能可有效缓解能源短缺等问题,在能源开发领域发挥着越来越重要的作用。然而,核能产生的放射性碘废水对生态环境系统构成了严重威胁,引起的环境污染及致生物体癌变等致命问题亟需解决。天然壳聚糖(CTS)及其衍生物由于其丰富的氨基和羟基等活性基团具有绿色吸附分离功能,被广泛应用水处理领域。针对放射性碘源高危特点,本论文选择壳聚糖为吸附基质,对壳聚糖基不同吸附剂的碘吸附去除能力和机理进行了系统研究,得到具有较优吸附分离效果的碘离子吸附体系,为壳聚糖水处理研究提供了技术思路参考。以乳化交联法制备纯壳聚糖交联微球(CM)用于碘离子吸附:该微球球形度良好且粒径均一,平均粒径约为760 nm,具有较大的吸附比表面积。其碘离子吸附行为表明,25℃时,碘最大吸附量可达0.7952 mmol/g,符合Freundlich模型,且循环吸附5次后,仍可保持90%吸附效率。碘离子吸附前后的CM对比揭示壳聚糖主要通过氨基质子化,以静电作用吸附分离碘离子。为控制交联壳聚糖水溶胀行为,本论文利用Pickerin乳液结构特点,在交联壳聚糖外包覆一疏水蒙脱土固体层(HMMT),构建CTS/HMMT复合结构,控制壳聚糖于有限空间内,限制其溶胀,保证吸附稳定性;同时结合蒙脱土和壳聚糖吸附能力,改善吸附效果。当改性剂含量为3.0 CEC,乳液油相含5%HMMT,乳液水相含3%壳聚糖时,经Pickering乳液聚合可得CTS/HMMT微粒,25℃时,碘离子最大吸附量可达0.3033mmol/g,符合Langmiur模型,且溶胀能力远低于纯CM微球,CTS/HMMT循环使用5次仍能保持90%的碘去除效率。由于非金属吸附剂的碘结合作用较弱,为提高碘离子的吸附选择性,通过双乳法得到载氯化银壳聚糖交联微球(AgCl@CM),对比吸附前后的AgCl@CM微球,AgCl典型晶体变为AgI,即碘被AgCl@CM有效吸附。吸附实验表明:pH介于2-10之间,碘离子短时间去除效率达90%以上;25℃时,碘最大吸附容量为1.273 mmol/g,符合Langmiur模型;当溶液含氯离子浓度为20 mmol/L时(200倍于碘含量),仍保持90%的碘离子去除效率,具有较高的碘吸附选择性,实现了碘离子的选择吸附分离目的。