论文摘要
本论文对壳聚糖（CTS）交联或接枝化学改性进行比较系统的研究,包括用三乙烯四胺对壳聚糖进行交联、在壳聚糖分子中接枝上具有螯合作用的官能团、对壳聚糖进行接枝共聚等,研究了壳聚糖化学改性产物的吸附性能或阻垢性能。以丙烯酰胺（AM）、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）为改性剂对壳聚糖进行阳离子改性,制得一种新型壳聚糖衍生物吸附剂（CAD）。用FTIR、SEM及XRD对产物结构进行了表征,通过正交实验优化了合成CAD的最佳反应条件。吸附研究表明:CAD对Cu2+、Zn2+、Cd2+的吸附符合Langmuir方程;在Cu2+-Zn2+-Cd2+三元体系中,能选择性吸附Cu2+和Zn2+,在分离、萃取、富集、回收和纯化Cu2+和Zn2+方面具有潜在的应用前景。CAD处理模拟印染废水的试验结果表明:在弱酸性条件下CAD对直接耐兰GL染料有较好的吸附去除率,且去除率随CAD质量浓度的增加而增大。合成了一种对重金属离子具有高吸附容量,并且易于回收利用的三乙烯四胺交联壳聚糖吸附剂CCTS,用FTIR、SEM、XRD及元素分析等对CCTS及其中间产物进行了表征。通过用吸附模型分析其对各重金属离子吸附的动力学,发现CCTS对Pb2+、Cu2+、Cd2+、Ni2+吸附与准二级吸附公式更为吻合。通过与Langmuir理论公式及Freundlich经验公式分析,发现与Langmuir理论公式更为吻合。CCTS对各重金属离子的吸附热力学分析结果表明:CCTS对各重金属离子吸附熵变△adsS为正值,并且吸附自由能改变量△adsG均为负值,说明CCTS对各重金属离子的吸附是自发进行的,但其吸附焓变△adsH为正值,说明CCTS对重金属离子的吸附不仅仅是化学吸附的过程,还伴随着其他如物理吸附、吸附剂溶胀等吸热过程。在由Cu2+,Cd2+、Ni2+俩俩组成的双组份及其三组份重金属离子溶液中,研究表明:CCTS对Cu2+,Cd2+,Ni2+不具备选择吸附性能。通过对CCTS对各重金属离子的再生性能研究表明:CCTS具有较好的再生性能。杯[6]芳烃改性壳聚糖的制备与吸附性能研究。与杯[4]芳烃相比,杯[6]芳烃空穴有更大的调节空间,选择性地吸附某些体积较大的金属离子能力应该更强。通过单取代对叔丁基杯[6]芳烃溴丙氧基衍生物与预处理的壳聚糖发生交联,合成了杯[6]芳烃-壳聚糖聚合物,研究了其对Mn2+ , Pb2+ , Cr3+和Cu2+等离子的吸附性能。研究了改性壳聚糖的阻垢性能。通过静态阻垢法对阻垢率的测定,评定阻垢剂的阻垢性能。研究改性壳聚糖的阻垢性能,如马来酸酐、丙烯酸、丙烯酰胺等改性壳聚糖的阻垢性能,探讨其阻垢率与阻垢剂用量、Ca2+浓度、溶液pH值之间的关系,从而筛选出性能优异的阻垢剂。
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摘要ABSTRACT插图索引附表索引第1章 绪 论1.1 壳聚糖及其基本性质1.2 壳聚糖吸附剂的研究状况1.3 壳聚糖衍生物吸附剂的研究现状1.3.1 N-酰化或 O-酰化壳聚糖1.3.2 酯化壳聚糖1.3.3 羧甲基化壳聚糖1.3.4 壳聚糖的接枝共聚反应1.3.5 冠醚接枝壳聚糖1.4 交联壳聚糖对重金属离子吸附性能的研究现状1.4.1 壳聚糖与醛类化合物交联1.4.2 壳聚糖与环氧氯丙烷交联1.4.3 壳聚糖与聚乙二醇类交联1.5 本论文研究目的及内容1.5.1 研究目的及意义1.5.2 研究内容第2章 丙烯酰胺及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵接枝壳聚糖的制备及应用2.1 实验仪器及试剂2.1.1 材料及试剂2.1.2 仪器和设备2.2 接枝壳聚糖的制备与分析2.2.1 接枝壳聚糖的制备2.2.2 分析测试2.3 接枝壳聚糖吸附剂对金属离子吸附2.3.1 吸附容量测定2.3.2 吸附动力学测定2.3.3 吸附等温线测定2.3.4 介质酸度的影响2.3.5 吸附剂的再生2.3.6 吸附选择性测定2.4 接枝壳聚糖对印染废水的脱色2.4.1 絮凝原理2.4.2 实验方法2.5 结果与讨论2.5.1 反应条件对接枝壳聚糖制备的影响2.5.2 接枝壳聚糖分析与表征2.5.3 接枝壳聚糖制备反应机理探讨2.5.4 接枝壳聚糖吸附剂对金属离子吸附情况分析2.5.5 接枝壳聚糖对印染废水的脱色情况分析第3章 三乙烯四胺交联壳聚糖的制备及应用3.1 实验仪器及试剂3.1.1 材料及试剂3.1.2 仪器和设备3.2 实验方法3.2.1 交联壳聚糖制备3.2.2 交联壳聚糖及其中间体的结构表征3.2.3 交联壳聚糖对重金属离子吸附性能测定3.2.4 交联壳聚糖吸附剂再生性能研究3.3 三乙烯四胺交联吸附剂的制备条件优化3.3.1 Schiff 碱壳聚糖合成条件的选择3.3.2 Schiff 碱壳聚糖环氧化条件的选择3.3.3 三乙烯四胺交联环氧化Schiff 碱壳聚糖反应条件的选择3.3.4 脱保护基条件的选择3.4 三乙烯四胺交联壳聚糖的结构分析3.4.1 红外光谱分析3.4.2 元素分析结果分析3.4.3 X－衍射分析3.4.4 扫描电镜结果分析3.5 三乙烯四胺交联壳聚糖吸附剂对重金属离子吸附结果3.5.1 单组分重金属离子吸附结果3.5.2 双组分重金属离子吸附结果3.5.3 三组分重金属离子吸附结果3.5.4 交联壳聚糖吸附剂再生性能第4章 杯芳烃改性壳聚糖的制备与吸附性能研究4.1 实验仪器与试剂4.1.1 实验仪器4.1.2 实验试剂4.2 合成路线4.3 实验内容4.3.1 对叔丁基杯[6]芳烃的合成4.3.2 对叔丁基杯[6]芳烃单取代溴丙氧基衍生物的制备4.3.3 壳聚糖的预处理4.3 4 对叔丁基杯[6]芳烃单取代衍生物－壳聚糖聚合物的合成4.3.5 对叔丁基杯[6]芳烃－壳聚糖聚合物吸附性能的测定4.4 结果与讨论4.4.1 核磁共振分析4.4.2 红外谱图分析4.4.3 X－射线衍射图的分析4.4.4 扫描电镜分析4.4.5 吸附性能的测定第5章 接枝改性壳聚糖的制备与阻垢性能研究5.1 实验仪器及试剂5.1.1 实验仪器5.1.2 实验试剂5.2 实验方法5.2.1 溶液的配制5.2.2 阻垢率的测定5.3 结果与讨论5.3.1 影响马来酸酐改性壳聚糖阻垢性能的主要因素5.3.2 阻垢剂的阻垢率与其用量的关系2+浓度的关系'>5.3.3 改性壳聚糖的阻垢率与Ca2+浓度的关系5.3.4 改性壳聚糖的阻垢率与pH 的关系结论参考文献致谢附录A 攻读学位期间发表的论文
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