改性壳聚糖处理重金属废水研究现状

介绍了壳聚糖处理重金属废水时常用的改性方法,即化学改性(包括交联改性和接枝改性)和物理改性.综述了改性壳聚糖在重金属废水及电镀废水处理中的应用,重点介绍了交联改性壳聚糖与接枝改性壳聚糖对废水中重金属吸附的研究现状.探讨了改性壳聚糖处理重金属及电镀废水的发展方向.     

N-羧甲基壳聚糖吸附锰矿废水中锰离子(Ⅱ)研究

利用N-羧甲基壳聚糖吸附锰矿废水中Mn2+,通过考察吸附剂质量浓度、溶液pH、吸附温度及时间的影响,采用L16(45)正交试验确定吸附10.6 mg/L Mn2+废水的最佳工艺条件为:30.0 mg/m L N-羧甲基壳聚糖,在溶液pH=5.5、65℃下,振摇吸附8.5 h,Mn2+去除率99.1%,吸附后废水中Mn2+浓度0.095 mg/L,满足国家规定地表水锰含量要求,吸附过程符合Langmiur吸附特征,属于单分子层吸附。由于N-羧甲基壳聚糖吸附锰矿废水中Mn2+工艺简便、吸附效率高,从而可为相关行业的水污染处理提供理论基础。     

壳聚糖对废水中Cu2+的吸附研究

研究了壳聚糖对Cu2+的吸附特性,考察了Cu2+的浓度、壳聚糖用量、吸附时间以及体系pH等不同的吸附条件下,壳聚糖对废水中Cu2+ 的吸附效果.当质量分数为0.8%的壳聚糖的用量为0.4 mL,吸附时间为30 min,pH为5.5～6.5时,对Cu2+浓度为0.1×10-3 mol/L的去除率可达98.3%.     

壳聚糖衍生物—新型的高效水处理剂

羧甲基壳聚糖克服了壳聚糖只能在酸性条件下使用的缺陷,其应用范围大大拓宽,在废水处理时,可使Cu2+、Ce4+、Pb2+、Sn2+、Cd2+等金属离子形成沉淀析出,并且对染料废水的COD去除率也能达到92%以上;壳聚糖季铵盐的絮凝能力比壳聚糖有了很大提高,可应用于味精生产的废水处理和炼油废水的处理与灭菌,当取代度为92.68%时絮凝效果最佳;另一种壳聚糖衍生物--壳聚糖冠醚对Pb2+、Cu2+、Hg2+有很强的络合吸附能力,仲胺型壳聚糖冠醚在Pb2+-Hg2+二元混合体系中还有选择吸附作用;香兰醛改性的壳聚糖颗粒装填于吸附柱可去除工业废水中99.9%以上的Pb2+和Cd2+.壳聚糖衍生物均具有良好的生物降解性,应用于工业废水处理具有广阔的发展前景.     

米根霉菌吸附法去除电镀废水中的镍

采用从铀钨废水中提取出的一种米根霉菌(OR菌)吸附电镀废水中的镍,探讨了反应时间、溶液pH值、吸附剂用量、溶液Ni2+初始浓度等对OR菌吸附Ni2+效果的影响。实验结果表明,在室温条件下,pH值对吸附效果的影响不明显,吸附剂用量和溶液Ni2+初始浓度对吸附效果的影响显著;在试验的温度范围内吸附等温线符合Langmuir方程。     

高炉水淬渣对电镀废水中重金属和COD吸附的响应面优化

为了考察高炉水淬渣处理实际电镀废水中重金属离子和COD的可行性,分别研究了吸附剂投加量、pH、吸附时间以及温度等单因素对Cu²⁺、Zn²⁺或COD去除率的影响。在单因素实验的基础上,应用 Box-Behnken中心组合方法进行三因素三水平试验,建立二次多项数学模型,并验证该模型的有效性。采用响应曲面法探讨吸附剂投加量、pH、吸附时间3个因子的交互作用及其最佳水平。结果表明：在吸附剂投加量为1.4g、pH为8、吸附时间为120min的最优化条件下,电镀废水中Cu²⁺、Zn²⁺和COD去除率达到最大,分别为99.35%、98.46%和53.63%。经对最优条件进行验证,预测值与验证实验平均值接近。吸附后废水中的Cu²⁺和Zn²⁺低于GB 21900-2008电镀废水新建企业污染物排放限值要求,而COD没有满足排放要求,所以仅应用高炉水淬渣吸附技术还不足以去除电镀废水中所有有害物质,因此可利用此技术作为辅助工艺,联合其他技术共同去除电镀废水中的重金属离子和有机物,使出水水质达到国家排放标准。     

交联壳聚糖对废水中Cu2+的吸附性能

以壳聚糖为原料制备交联壳聚糖吸附剂,并将其用于吸附废水中的Cu2+,考察了交联剂的用量、溶液中Cu2+初始浓度、pH、温度和时间等对交联壳聚糖吸附性能的影响。结果表明,壳聚糖与交联剂的用量比为m(壳聚糖)∶V(甲醛)∶V(戊二醛)=1.5g∶6mL∶4.5mL、溶液pH为6,溶液中Cu2+初始浓度为5mmol/L时吸附效果最佳,且吸附量随着温度升高而增加,吸附表现为吸热过程。     

改性聚丙烯腈纤维处理电镀废水研究

将聚丙烯腈(PAN)纤维与羟胺试剂反应制备出改性PAN纤维。在20℃和动态条件下,对改性PAN纤维处理电镀废水进行了研究。结果表明,改性PAN纤维处理电镀废水效果很好:在20℃、废水体积流量3 mL/min、pH为4.0时,TOC和TN的去除率分别为70.6%和87.5%;对废水中Cu2+、Ni2+、Zn2+具有很好的吸附性能,其去除率分别为99.3%、98.9%、98.3%,吸附能力的大小为Cu2+>Ni2+>Zn2+。改性聚丙烯腈纤维再生利用率高,可重复利用。     

腐植酸树脂处理含重金属离子废水可行性探讨

利用泥炭为原料制备腐植酸树脂。在动态条件下,研究了腐植酸树脂对重金属离子Zn2+、Ni2+的吸附效果及吸附条件并探讨了吸附与解吸再生机理:主要吸附形式为离子交换吸附和络合吸附。实验结果表明,在20℃,流速为4mL/min,pH值为5.0～7.0条件下,含Zn2+、Ni2+质量浓度均为70mg/L的废水,经腐植酸树脂处理后,Zn2+、Ni2+去除率可达98%以上,且处理后废水近中性。含Zn2+、Ni2+质量浓度分别为32.5mg/L和29.4mg/L,pH值为5.9的电镀废水,经腐植酸树脂处理后,废水中Zn2+、Ni2+含量显著低于国家排放标准允许值。     

高分子壳聚糖对微量金属离子的螯合作用研究

研究了壳聚糖对溶液中Mn2 + 、Fe2 + 、Cu2 + 、Zn2 + 四种常见微量金属离子的吸附作用 ,通过吸附率、溶液 pH等参数 ,表征了壳聚糖的吸附能力及其对离子的选择性吸附 ,为壳聚糖处理污水中的微量金属离子作了有意义的探索     

Microwave preparation and adsorption properties of EDTA‐modified cross‐linked chitosan

A novel chitosan‐based adsorbent (CCTE) was synthesized by the reaction between epichlorohydrin O‐cross‐linked chitosan and EDTA dianhydride under microwave irradiation (MW). The chemical structure of this new polymer was characterized by infrared spectra analysis, thermogravimetric analysis, and X‐ray diffraction analysis. The results were in agreement with the expectations. The static adsorption properties of the polymer for Pb²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, and Co²⁺ were investigated. Experimental results demonstrated that the CCTE had higher adsorption capacity for the same metal ion than the parent chitosan and cross‐linked chitosan. In particular, the adsorption capacities for Pb²⁺ and Cd²⁺ were 1.28 mmol/g and 1.29 mmol/g, respectively, in contrast to only 0.372 mmol/g for Pb²⁺ and 0.503 mmol/g for Cd²⁺ on chitosan. Kinetic experiments indicated that the adsorption of CCTE for the above metal ions achieved the equilibrium within 4 h. The desorption efficiencies of the metal ions on CCTE were over 93%. Therefore, CCTE is an effective adsorbent for the removal and recovery of heavy metal ions from industrial waste solutions. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2010     

壳聚糖/纤维素复合微球对Cu2+的吸附

制备壳聚糖/纤维素(CS/CE)和交联壳聚糖/纤维素(ECS/CE)复合微球,用于吸附重金属离子,考察了微球对Cu2+的吸附性能。溶解性测试表明交联反应可提高微球在酸性介质中的化学稳定性。静态吸附表明,CS/CE和ECS/CE均能有效吸附Cu2+,pH 6附近吸附容量最大。吸附等温线与Langmuir和Freundlich模型均吻合,由Lang-muir模型得到的Cu2+饱和吸附容量分别为38.76 mg/g(CS/CE)和34.13 mg/g(ECS/CE)。CS/CE和ECS/CE对Cu2+的吸附初期为内扩散控制,但后期为配合反应控制。FTIR和X-射线光电子能谱(XPS)分析表明,壳聚糖中的N为Cu2+的主要吸附位,发生表面配合吸附。     

亚氨乙酸型螯合吸附材料IAA-PEI/SiO2对重金属离子的螯合吸附行为

将聚胺大分子聚乙烯亚胺(PEI)接枝于微米级硅胶微粒表面,制得接枝微粒PEI/SiO2,然后使氯乙酸与PEI大分子中的伯、仲胺基发生亲核取代反应,形成亚氨乙酸(IAA)型螯合吸附材料IAA-PEI/SiO2. 研究了IAA-PEI/SiO2对重金属离子的螯合吸附行为和吸附机理. 结果表明,由于亚氨乙酸基团与重金属离子之间的静电作用与配位螯合作用,IAA-PEI/SiO2对重金属离子可产生强的螯合吸附作用,对Ni2+的吸附容量可达1.4 mmol/g;吸附过程为放热过程;在可抑制重金属离子水解的pH范围内,pH值越高,吸附能力越强;IAA-PEI/SiO2对重金属离子的吸附容量顺序为Ni2+> Pb2+>Cu2+>Cd2+.     

Stability constants of amidoximated chitosan‐g‐poly(acrylonitrile) copolymer for heavy metal ions

Amidoximated chitosan‐g‐poly(acrylonitrile) (PAN) copolymer was prepared by a reaction between hydroxylamine and cyano group in chitosan‐g‐PAN copolymer prepared by grafting PAN onto crosslinked chitosan with epychlorohydrine. The adsorption and desorption capacities for heavy metal ions were measured under various conditions. The adsorption capacity of amidoximated chitosan‐g‐PAN copolymer increased with increasing pH values, and was increased for Cu²⁺ and Pb²⁺ but a little decreased for Zn²⁺ and Cd²⁺ with increasing PAN grafting percentage in amidoximated chitosan‐g‐PAN copolymer. In addition, desorption capacity for all metal ions was increased with increasing pH values in contrast to the adsorption results. Stability constants of amidoximated chitosan‐g‐PAN copolymer were higher for Cu²⁺ and Pb²⁺ but lower for Zn²⁺ and Cd²⁺ than those of crosslinked chitosan. © 1999 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 73: 469–476, 1999     

壳聚糖及其衍生物对土壤重金属的稳定化效应

随着工业的发展,特别是采矿冶炼等行业的发展,使含重金属的废弃物进入土壤,造成土壤重金属污染,对环境和人体健康产生极大威胁。本文以湖南怀化某铅锌矿渣堆放地周围污染土壤为研究目标,通过壳聚糖及其衍生物对污染土壤中重金属离子的稳定化实验,筛选出对目标重金属（Cd²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺）具有最佳稳定效果的稳定剂,探究了稳定剂对土壤中重金属离子的稳定机理,并在模拟酸雨淋溶条件下研究了最佳稳定剂对重金属离子的长期稳定化效果。稳定化实验结果表明,壳聚糖及其衍生物对土壤重金属离子均有稳定化作用,其中羧甲基壳聚糖的稳定效果最好,其使污染土壤中重金属离子的可迁移性及生物有效性明显降低。通过重金属形态分析、扫描电镜（SEM）及X射线衍射（XRD）分析得出稳定剂与土壤中重金属离子发生反应生成络合物,并通过机理分析进一步验证了羧甲基壳聚糖的稳定效果最好;淋溶实验表明,羧甲基壳聚糖对土壤中重金属离子具有长期稳定性,经其稳定后土壤中重金属离子以更稳定不易迁移的形态存在,且使土壤环境得到改善,增强了土壤本身对重金属离子的稳定。羧甲基壳聚糖有望成为修复重金属（Cd²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺）污染土壤的优良稳定剂。     

Adsorption of Pb2+ and Cd2+ onto a Novel Activated Carbon‐Chitosan Complex

A novel activated carbon‐chitosan complex adsorbent (ACCA) was prepared via the crosslinking of glutaraldehyde and activated carbon‐(NH₂‐protected) chitosan complex under microwave irradiation. The surface morphology of this adsorbent was characterized. The adsorption of ACCA for Pb²⁺ and Cd²⁺ was investigated. The results demonstrate that ACCA has higher adsorption capacity than chitosan. The adsorption follows pseudo first‐order kinetics. The isotherm adsorption equilibria are better described by Freundlich and Dubinin‐Radushkevich isotherms than by the Langmuir isotherm. The adsorbent can be recycled. These results have important implications for the design of low‐cost and effective adsorbents in the removal of heavy metal ions from wastewaters.     

脱硫石膏吸附水体中重金属离子行为的研究

利用工业废弃物脱硫石膏(flue gas desulfurization gypsum,FGDG)作为吸附剂,在静态吸附条件下,从温度、pH值等方面考察了FGDG对多种重金属离子的吸附能力以及多种重金属离子共存在下的吸附过程.基于水合半径和带电量对于吸附过程的影响,初步提出一个传质模型.在多元重金属离子存在的体系中,水合半径和电荷大小对竞争吸附结果有显着影响,五种重金属离子竞争能力顺序表现为:Pb2+＞Cr3+＞Cd2+＞Mn2+＞Cu2+. Langmuir模型推测吸附模型中化学吸附主要属于单层吸附过程,Freundlich模型能够描述FGDG与重金属离子物理吸附属于多层吸附过. XRD定性分析后,FGDG与重金属离子可形成Cu-S,Cd-S,Cr-S,Mn-S,Pb-S.     

钠基膨润土对重金属离子的吸附特征

探讨了在不同振荡时间、不同溶液重金属离子浓度、不同矿物颗粒细度和不同pH值条件下,钠基膨润土对Cu2+、Zn2+和Cd2+的吸附效果,讨论了钠基膨润土对重金属离子吸附的影响因素。结果表明:重金属离子在钠基膨润土表面的吸附是个迅速的过程,钠基膨润土对重金属的吸附在10 min内即可达最大值。钠基膨润土不同颗粒细度对重金属离子的去除率有所不同,但并非颗粒越细吸附量越大。就试验的3种重金属离子而言,钠基膨润土对其吸附效果均很好。较高的pH值有助于钠基膨润土对溶液中重金属离子的吸附,但考虑到实际操作的其它因素,不能把pH值调得过高。     

壳聚糖及其衍生物在重金属污染废水处理中的应用

主要介绍了壳聚糖的絮凝原理、改性方法及其衍生物对重金属离子的吸附作用,并展望了其在重金属污染废水处理方面的应用前景。     

壳聚糖对金属离子的吸附选择性

壳聚糖是一种天然高分子化合物,高分子链段中含有-NH2,-OH活性基团,与重金属离子形成配位化合物,可制成高分子吸附剂吸附重金属离子。以Cu^2＋、Zn^2＋和Pb^2＋为研究对象,通过等温吸附的分析,讨论壳聚糖吸附重金属离子的选择性。