壳聚糖改性膨润土对有机染料的吸附研究

制备了壳聚糖-膨润土复合材料,对模拟有机染料废水罗丹明B(RhB)进行吸附研究,并对壳聚糖-膨润土复合材料进行了红外光谱(IR)、X-射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)结构表征。考察了复合材料用量、p H、吸附时间及Rh B初始浓度对吸附脱色的影响,并进行了脱附实验研究。结果表明:在20℃,p H为3,壳聚糖-膨润土复合材料80 mg,吸附时间1 h,Rh B初始浓度为50 mg·L-1时,吸附脱色率高达99.6%;壳聚糖-膨润土复合材料对Rh B的吸附与Langmuir方程拟合良好,R20.99,该吸附过程遵循Lagergren准二级动力学模型,说明复合材料的吸附过程受到化学吸附的控制,且其吸附行为以单层吸附为主;当p H为13时脱附效果最好,脱附率可达65%以上。     

季铵型壳聚糖插层蒙脱土的制备及对Cr(Ⅵ)吸附作用的研究

制备季铵型壳聚糖插层蒙脱土,采用红外光谱、X-射线图谱和扫描电镜分析研究表明,壳聚糖季铵盐—2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖进入到了蒙脱土的层间,使层间距增大,形成了插层复合物。利用所得产品对含Cr(Ⅵ)水样进行处理,在pH为4、吸附t为100 min、吸附剂质量浓度为2 g/L和Cr(Ⅵ)初始质量浓度为50 mg/L的优化条件下,季铵型壳聚糖插层蒙脱土复合吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附量为5.61 mg/g,去除率为89.73%。季铵型壳聚糖插层蒙脱土复合吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附符合Langmuir吸附模型。     

壳聚糖对痕量重金属离子铅、铬、镍的吸附研究

本文研究了重金属捕集剂壳聚糖对痕量重金属Pb2 、Cr3 、Ni2 离子的吸附作用。实验结果表明,壳聚糖对痕量重金属的吸附率与壳聚糖的用量、pH值、吸附时间、壳聚糖的脱乙酰度有关。在常温下,0.2 g的脱乙酰度为80%的CS在pH=7时,对Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)的吸附率分别为94.2%,54.3%,90.6%。     

壳聚糖凝胶球对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)吸附行为的对比

为使壳聚糖粉末吸附后易于固液分离,采用溶胶-凝胶-冷冻干燥法制备毫米级(2.8~3mm)壳聚糖凝胶球,比较了Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)吸附行为。结果表明,壳聚糖凝胶球对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)吸附行为不同:Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)最佳吸附pH分别为5.5和3.0;达到吸附平衡Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)分别需要25h和2h;Cu(Ⅱ)的吸附反应是自发、吸热、熵增过程,而Cr(Ⅵ)吸附反应为自发、放热、熵减过程;吸附Cu(Ⅱ)后的壳聚糖凝胶球不易脱附,而吸附Cr(Ⅵ)后凝胶球脱附率相对较高。借助红外表征及Langmuir、Freundlich等温模型、拟一级、拟二级动力学、颗粒内扩散模型对吸附过程拟合表明,Cu(Ⅱ)吸附机理为单层化学吸附,而Cr(Ⅵ)是单层化学吸附与多层物理吸附共同作用的吸附-还原过程。壳聚糖凝胶球对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的最大吸附量分别为155.67mg/g和185.08mg/g,说明冷冻干燥法可以强化壳聚糖的吸附量,同时毫米级的壳聚糖凝胶球改善了壳聚糖粉体吸附剂难分离的问题。     

氧化石墨烯-壳聚糖气凝胶去除有机染料研究

采用氧化石墨烯与壳聚糖为基本原料,先形成水凝胶再冻干制备了氧化石墨烯-壳聚糖气凝胶材料。在X射线衍射和红外光谱表征的基础上,研究其对亚甲蓝和甲基橙的吸附效果。结果表明,氧化石墨烯含量越高,对亚甲蓝和甲基橙的吸附效果越好,吸附反应中,静电力占主导地位,而有机分子和氧化石墨烯之间的π-π疏水分配及壳聚糖对气凝胶结构的优化也具有一定作用。对亚甲蓝的吸附快于甲基橙,但吸附过程都更符合准2级动力学模型。采用Na OH和HCl可以对吸附了亚甲蓝和甲基橙的氧化石墨烯-壳聚糖进行脱附与再生。在动态滤柱吸附实验中,氧化石墨烯-壳聚糖填充密度小(25 g/L)、孔隙率高(92.5%),表现出了良好的水稳性。实验条件下,对亚甲蓝的去除效果优于甲基橙。     

壳聚糖-氢氧化铝复合材料吸附Cu~(2+)的动力学研究

实验以六水合氯化铝和壳聚糖为原料采用共沉淀法制备了壳聚糖-氢氧化铝复合材料,通过FTIR、TG对其结构和热稳定性进行了表征,并观测了其外观形态。实验研究了壳聚糖-氢氧化铝复合材料对水溶液中Cu~(2+)的吸附性能,探讨了Cu~(2+)不同浓度、吸附温度、吸附时间等反应条件对吸附性能的影响。实验结果表明,原料六水合氯化铝和壳聚糖质量配比为1∶3时,制备的壳聚糖-氢氧化铝复合材料吸附效果最好;Cu~(2+)浓度在(0~0.01)mol/L范围内吸附效果良好;平衡吸附时间为24 h;TG结果表明,壳聚糖-氢氧化铝复合材料的热稳定性增高,增高了40℃;吸附性能增强,增强了20%;壳聚糖-氢氧化铝复合材料对Cu~(2+)的吸附遵循准二级动力学模型。     

β-壳聚糖/钙磷石纳米复合物的制备及其对高氟饮用水的高效净化

为实现高氟饮用水绿色、高效且安全的净化,以氯化钙、磷酸二氢钠作为前驱体,添加β-壳聚糖大分子进行调控,通过化学沉淀法制得β-壳聚糖/钙磷石纳米复合物脱氟材料。结果表明,XRD、TEM、SEM等表征所制物质为透钙磷石(Brushite)与三斜磷钙石(Monetite)的复合物。使用质量分数0.01%的β-壳聚糖作为调控剂制备的复合物脱氟性能较优:其对质量浓度为10~50 mg/L、体积为20 m L的含氟水去除率在吸附2 h后可达99.3%,由Langmuir方程拟合得吸附饱和量为123.7 mg/g。pH变化对吸附效果影响较小;Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-等共存离子对吸附几乎没有影响,CO_3~(2-)的存在会产生抑制。此类纳米磷钙石吸附材料制备过程绿色简便、脱氟效率理想且健康风险较小,有望为我国高氟饮用水的净化提供新的思路。     

蒙脱土壳聚糖复合材料对活性艳红KE-3B的吸附行为研究

采用壳聚糖和蒙脱土合成了纳米复合材料,在静态条件下,研究了蒙脱土壳聚糖对活性艳红KE-3B的吸附,探讨了蒙脱土壳聚糖吸附活性艳红KE-3B的最佳吸附条件。结果表明,蒙脱土壳聚糖对活性艳红具有较好的吸附性能,吸附的最佳pH值为6.0,最佳吸附时间为40 m in,最佳吸附温度为30℃,最佳吸附剂用量为50 mg,活性艳红KE-3B的最佳初始浓度为50 mg/L,吸附率最高可达91.6%以上。计算得出蒙脱土壳聚糖对活性艳红KE-3B的吸附符合Freund lich吸附等温式。实验表明,蒙脱土壳聚糖的吸附性能好,具有良好的应用价值。     

金属离子印迹改性壳聚糖对水中Ni2+的去除研究

利用金属Ni2+印迹法,通过交联和胺化反应自制Ni2+印迹改性壳聚糖吸附剂小球(P-C-CTS(Ni)),通过比较中间产品的含水率、吸附容量及FT-IR谱,分析壳聚糖在改性过程中的反应机理,验证吸附剂P-C-CTS( Ni)合成路线的正确性,并证明交联前对壳聚糖分子中的活性氨基进行保护的必要性.低浓度Ni2+(CNi=0.852 mmol·L-1)条件,考察不同酸度下吸附容量的变化和酸度对水中低浓度Ni2+去除率的影响规律.结果表明,酸度对P-C-CTS(Ni)去除重金属Ni2+效率的影响显著,酸度对Ni2+去除率的影响规律与对吸附容量的影响基本一致,并对吸附机理进行深入分析.P-C-CTS(Ni)在经过“吸附-脱附-再生”8次循环,颜色与外观等基本不变,重复使用性能稳定.     

新型改性吸附剂制备、表征及脱除单质汞的实验研究

采用KBr和KI对高岭土、沸石、膨润土和壳聚糖进行改性,利用VM3000在线测汞仪作为检测手段,在固定床台架上进行脱Hg⁰实验。采用N2吸附/脱附、X射线荧光探针(XRF)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等分析仪对吸附剂进行表征。分析发现改性后吸附剂的孔隙和比表面积降低;碘离子进入了膨润土的内部,碘、硫酸和壳聚糖中的氨基发生了化学反应。脱汞实验表明,与高岭土和沸石相比,膨润土因其独特结构而具有良好的脱汞效果。适量硫酸的加入可以极大地提高壳聚糖类吸附剂的脱汞效率;与溴改性吸附剂相比,碘改性吸附剂更能够大大提高吸附剂的脱汞效率;适当提高吸附温度可以提高其脱汞效率;因改性膨润土和壳聚糖不同的物理化学特性,水蒸气的加入使得它们的脱汞效率出现相反的趋势。