膨润土负载壳聚糖的制备及对染料的吸附研究

论文摘要

本试验将原钙基膨润土钠化、酸化,通过原位插层聚合法制备膨润土负载壳聚糖复合吸附剂。研究最优制备条件,并采用红外光谱分析、X衍射和扫描电镜等表征手段分析其表面性质、结构性能以及复合机理。为改善壳聚糖的水溶性,制备羧甲基壳聚糖以及膨润土负载羧甲基壳聚糖复合吸附剂。通过对染料碱性品红和靛蓝的吸附评价不同复合吸附剂的吸附性能,拟合NaBent-CTS和HBent-CTS对碱性品红和靛蓝的等温吸附行为,研究其吸附机理。结果表明：制备NaBent-CTS的最优制备条件为壳聚糖浓度20g/L、温度45℃、搅拌时间4h; HBent-CTS为壳聚糖浓度20g/L、温度65℃、搅拌时间2h。壳聚糖通过与钠基膨润土间静电引力吸附作用进入其层间,扩大其层间距,得到壳聚糖插层钠基膨润土复合吸附剂；壳聚糖负载在酸性膨润土上,酸性膨润土层片间范德华作用力增强,改变其无序松散状态。制备的羧甲基壳聚糖较壳聚糖水溶性增强,并没有进入膨润土层间,仅在其表面附着堆积,吸附性能并没有明显提高。不同复合吸附剂中NaBent-CTS和HBent-CTS处理染料的效果最好,对碱性品红的脱色率分别为99.31%、99.10%；靛蓝60.06%、87.11%。研究等温吸附行为发现,Langmuir模型的拟合程度均优于Freundlich模型,对碱性品红和靛蓝的吸附为氢键作用、静电引力和物理吸附。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 膨润土概述
• 1.1.1 膨润土矿物学特征
• 1.1.2 改性膨润土及其在环境保护中的应用
• 1.2 壳聚糖简介
• 1.2.1 壳聚糖结构与性质
• 1.2.2 壳聚糖在环境保护中的应用简介
• 1.3 膨润土负载壳聚糖复合吸附剂的研究概况
• 1.3.1 壳聚糖-膨润土复合吸附剂对重金属的吸附研究
• 1.3.2 壳聚糖-膨润土复合吸附剂对有机污染物的吸附研究
• 1.4 研究目的及意义
• 第二章 实验方法
• 2.1 实验原料、试剂及仪器
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验试剂及仪器
• 2.1.3 电极性能效验
• 2.2 膨润土改性
• 2.2.1 钠化实验方法
• 2.2.2 酸化实验方法
• 2.2.3 改性膨润土的性能测试
• 2.3 壳聚糖改性膨润土复合吸附剂的制备
• 2.3.1 制备方法及实验装置
• 2.3.2 Bent-CTS复合吸附剂制备条件的优化正交实验
• 2.3.3 壳聚糖负载率测定方法
• 2.3.4 Bent-CTS复合吸附剂层间距测定
• 2.4 羧甲基壳聚糖的制备方法及表征
• 2.4.1 羧甲基壳聚糖制备方法
• 2.4.2 羧甲基壳聚糖取代度及溶解性测定
• 2.5 羧甲基壳聚糖改性膨润土复合吸附剂的制备
• 2.6 表征手段
• 2.6.1 红外光谱（FTIR）分析
• 2.6.2 X射线衍射（XRD）分析
• 2.6.3 扫描电镜（SEM）分析
• 2.7 对染料碱性品红和靛蓝的脱色效果研究
• 2.8 技术路线
• 第三章 原钙基膨润土改性
• 3.1 钙基膨润土钠化后理化性质分析
• 3.1.1 水理性质
• 3.1.2 阳离子交换量
• 3.2 红外光谱（FTIR）分析
• 3.3 X射线衍射（XRD）分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 壳聚糖改性膨润土复合吸附剂（Bent-CTS）的制备及表征
• 4.1 正交试验结果分析
• 4.2 壳聚糖改性膨润土复合吸附剂（Be-CTS）的制备表
• 4.2.1 红外光谱（FTIR）分析
• 4.2.2 X射线衍射（XRD）分析
• 4.2.3 扫描电镜（SEM）分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 羧甲基壳聚糖改性膨润土复合吸附剂（Bent-CMC）的制备
• 5.1 羧甲基壳聚糖的性能表征
• 5.1.1 羧甲基壳聚糖的红外谱图分析
• 5.1.2 羧甲基壳聚糖取代度DS测定结果分析
• 5.1.3 羧甲基壳聚糖CMC溶解性及溶解度测定结果分析
• 5.2 羧甲基壳聚糖改性膨润土复合吸附剂（Bent-CMC）表征分析
• 5.2.2 X射线衍射（XRD）分析
• 5.2.3 扫描电镜（SEM）分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 膨润土复合吸附剂对模拟染料废水吸附研究
• 6.1 不同膨润土复合吸附剂对染料吸附性能对比
• 6.2 不同条件下膨润土负载壳聚糖复合吸附剂对染料的吸附
• 6.2.1 复合吸附剂用量对吸附性能的影响
• 6.2.2 吸附振荡时间对吸附性能的影响
• 6.2.3 溶液pH对吸附性能的影响
• 6.3 复合吸附剂对碱性品红和靛蓝的等温吸附研究
• 6.3.1 吸附等温式模型
• 6.3.2 复合吸附剂对染料的等温吸附
• 6.3.3 吸附机理
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与建议
• 7.1 研究总结
• 7.2 建议
• 7.3 展望
• 参考文献
• 详细摘要
• Abstract