多糖巨球的制备及其在污水处理中的应用研究

论文摘要

多糖巨球是一种原料广泛，易降解，无污染的生物制剂。应用于污水处理中，具有对环境无二次污染、吸附性能优越的特性。本论文以研究多糖巨球的制备和其在污水处理中的应用为主要目的，对多糖巨球在污水处理中的应用起到奠基作用。本论文以马铃薯淀粉为原料，环氧氯丙烷为交联剂，Span60为表面活性剂，大豆油为油相，采用反相悬浮法合成多糖巨球，并利用倒置荧光显微镜对多糖巨球的形貌进行观察。以吸附量为考察指标，探讨了合成条件对多糖巨球吸附性能的影响规律。选择表面活性剂用量、油相用量、淀粉质量分数、交联剂用量4个因素，进行正交实验优化了多糖巨球合成条件。使用可见光分光光度计和紫外光分光光度计研究了多糖巨球对甲基橙、铜离子、苯酚、铵离子的吸附性能。多糖巨球的吸附量随表面活性剂用量和交联剂用量的增大先增大后减小然后再增大。当表面活性剂用量和交联剂用量分别为0.2g和4.0mL时，合成的多糖巨球对色素的吸附量最大。多糖巨球的吸附量随淀粉质量分数的增大先增大后减小。淀粉质量分数为10%时，所合成的多糖巨球对色素的吸附量最大。多糖巨球的吸附量随油用量和搅拌速度的增大而增大。油用量为140mL时，所合成的多糖巨球对色素的吸附量达到最大值。当搅拌速度为600rad/min时，合成的多糖巨球满足实验要求。研究得出：各个因素对多糖巨球吸附量的影响程度不同，交联剂用量＞淀粉质量分数＞油用量＞表面活性剂用量。优化后的多糖巨球制备条件为：表面活性剂用量0.25g、交联剂用量3.7mL、油用量155mL、淀粉质量分数9%。制备了粒径在0.32.4mm的多糖巨球。得到的多糖巨球交联良好，粒径均匀，分散性较好，具多孔性。对多糖巨球吸附甲基橙、铜离子、苯酚、铵离子进行研究。结果表明：甲基橙和硫酸铜的初始浓度、pH值和吸附温度对多糖巨球吸附量影响明显。实验过程中未发现多糖巨球对苯酚和NH4+有吸附作用。总之，多糖巨球制备工艺简单，具有一定的污水处理能力，能吸附色素，重金属离子。但是未见到对水污染物中的有机化合物和非金属阳离子的吸附。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 前言
• 1.1 淀粉
• 1.2 变性淀粉
• 1.2.1 变性淀粉的概念
• 1.2.2 变性淀粉的种类
• 1.2.2.0 羧甲基淀粉
• 1.2.2.1 交联淀粉
• 1.2.2.2 酸变性淀粉
• 1.2.2.3 氧化淀粉
• 1.2.2.4 阳离子淀粉
• 1.2.2.5 接枝共聚淀粉
• 1.3 淀粉微球
• 1.3.1 淀粉微球的性质
• 1.3.2 淀粉微球的制备方法
• 1.3.2.1 反相悬浮法
• 1.3.2.2 反相悬浮液的聚合机理
• 1.3.2.3 反相悬浮法在淀粉微球制备中的应用
• 1.4 水处理剂
• 1.4.1 水处理剂的种类
• 1.4.1.1 阻垢剂
• 1.4.1.2 絮凝剂
• 1.4.1.3 缓蚀剂
• 1.4.1.4 杀菌剂
• 1.4.1.5 多功能水处理剂与绿色水处理剂
• 1.4.1.6 其他辅助剂
• 1.5 生物可降解高分子微球在污水处理中的研究现状
• 1.5.1 壳聚糖微球在污水处理中的研究现状
• 1.5.2 淀粉微球在污水处理中的研究现状
• 1.6 水环境
• 1.6.1 水对社会的意义
• 1.6.2 水污染的来源及分类
• 1.7 发展趋势
• 第二章 材料与方法
• 2.1 实验仪器和材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 多糖巨球的制备
• 2.2.2 实验溶液的配制
• 2.3 吸附性能研究
• 2.3.1 标准曲线的绘制
• 2.3.1.1 甲基橙浓度—吸光度标准曲线
• 2.3.1.2 苯酚溶液浓度－吸光度标准曲线
• 2.3.1.3 硫酸铜溶液浓度—吸光度标准曲线
• 2.3.1.4 氯化铵溶液浓度—吸光度标准曲线
• 2.3.2 多糖巨球对甲基橙吸附量的测定
• 2.3.3 对多糖巨球交联的检验
• 2.4 对多糖巨球制备的研究
• 2.4.1 影响多糖巨球粒径及其吸附特性因素的研究
• 2.4.1.1 表面活性剂用量对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响
• 2.4.1.2 淀粉质量分数对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响
• 2.4.1.3 油相用量对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响
• 2.4.1.4 交联剂用量对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响
• 2.4.1.5 搅拌速度对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响
• 2.4.1.6 反应温度对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响
• 2.4.2 对多糖巨球制备条件的优化
• 2.4.3 对多糖巨球的表征
• 2.4.3.1 显微镜观测
• 2.4.3.2 原料淀粉及多糖巨球粒径的测量
• 2.5 多糖巨球对不同物质吸附的分析
• 2.5.0 多糖巨球对不同物质吸附量和吸附率的测定
• 2.5.1 多糖巨球吸附甲基橙的分析
• 2.5.2 多糖巨球吸附 Cu2+的分析
• 2.5.3 多糖巨球吸附苯酚的分析
• 2.5.4 多糖巨球吸附 NH+4的分析
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 多糖巨球制备的研究
• 3.1.1 影响多糖巨球粒径及其吸附特性因素的研究
• 3.1.1.1 表面活性剂用量对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响
• 3.1.1.2 淀粉质量分数对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响
• 3.1.1.3 油相用量对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响
• 3.1.1.4 交联剂用量对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响
• 3.1.1.5 搅拌速度对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响
• 3.1.1.6 反应温度对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响
• 3.1.2 多糖巨球制备条件的优化
• 3.1.3 对优化后多糖巨球制备条件的验证
• 3.1.4 对多糖巨球是否完全交联的检验
• 3.1.5 对多糖巨球的表征
• 3.2 多糖巨球吸附特性的研究
• 3.2.1 多糖巨球对不同物质的吸附
• 3.2.2 多糖巨球吸附甲基橙和 Cu2+的分析
• 3.2.2.1 吸附时间与多糖巨球吸附甲基橙和 Cu2+的关系
• 3.2.2.2 环境温度对多糖巨球吸附甲基橙和 Cu2+的影响
• 3.2.3 多糖巨球吸附甲基橙的分析
• 3.2.3.1 对不同 pH 下甲基橙溶液标准曲线的研究
• 3.2.3.2 不同 pH 对多糖巨球吸附甲基橙的影响
• 3.2.3.3 甲基橙初始浓度对多糖巨球吸附甲基橙的影响
• 3.2.3.4 多糖巨球投入量与多糖巨球吸附甲基橙的关系
• 3.2.4 多糖巨球吸附 Cu2+的分析
• 3.2.4.1 不同 pH 对多糖巨球吸附 Cu2+的影响
• 3.2.4.2 硫酸铜初始浓度对多糖巨球吸附 Cu2+的影响
• 3.2.4.3 多糖巨球投入量与多糖巨球吸附 Cu2+的关系
• 3.2.5 多糖巨球吸附 NH+4和苯酚的分析
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢