改性壳聚糖交联环糊精的合成及应用研究

论文摘要

本文将带有不同功能基团的β-环糊精以及硫脲引入到壳聚糖母体之上,合成了改性壳聚糖交联β-环糊精这一新型的功能材料,这不仅显著增强了壳聚糖的疏水性,同时由于环糊精的引入提高了壳聚糖对有机污染物和金属离子的吸附能力,拓宽了壳聚糖衍生物在废水处理及污染物的分析检测方面的应用范围。同时本文基于表面印迹技术和磁性材料的优点,制备了表面印迹磁性吸附材料,并研究了它们的吸附特性,为废水中有机污染物及金属离子的分离和回收建立了一个新的途径。论文主要包括以下几个方面。第一部分概述了壳聚糖的研究意义、改性壳聚糖交联β-环糊精以及表面印迹磁性改性壳聚糖的合成研究进展以及论文研究的主要内容。第二部分采用接枝合成方法首先利用硫脲对壳聚糖进行改性研究,合成了硫脲改性壳聚糖,利用交联剂将β-环糊精接枝到改性壳聚糖上,合成了硫脲改性壳聚糖交联β-环糊精。利用红外对所合成的产物进行了表征,并对实验过程中的影响因素进行了讨论。第三部分利用光度法研究了改性壳聚糖交联β-环糊精对金属镧离子吸附分离的最佳条件。实验结果表明,当金属镧离子的浓度低于150 mg/L,pH在5.0-6.0范围之内时,吸附体系在2h内吸附率可达到70%以上,当吸附进行到4 h时可以达到吸附平衡,吸附率在95%以上。第四部分利用光度法研究了改性壳聚糖交联β-环糊精对对苯二酚吸附分离的最佳条件。实验结果表明,当对苯二酚的初始浓度低于500 mg/L,pH为4.0-6.0范围内时,吸附率在1 h内就会达到80%以上,当吸附进行2h时,吸附体系就可以达到平衡且吸附率在90%以上。对苯二酚的整个吸附过程在25℃下符合Langumira等温曲线,属于单分子层吸附。第五部分以镧离子为印迹离子,改性壳聚糖交联β-环糊精为印迹母体材料,纳米Fe3O4作为磁组分,经过戊二醛交联制备了镧离子表面印迹磁性改性壳聚糖这一吸附材料。并对制备过程中的单因素影响吸附性能的实验进行了研究探讨,优化了制备条件,提高了吸附选择性和吸附效率。结果表明,戊二醛和印迹镧离子的量都是影响吸附性能的重要因素。探讨了合成和影响吸附的最佳条件,对镧离子的整个吸附过程均符合二级动力学方程,而且在自然重力下该吸附剂依然具有较好的磁沉效率。第六部分对论文的工作进行了总结,并对以后的工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 环糊精
• 1.1.1 环糊精与有机客体分子的包络作用
• 1.1.2 环糊精与无机物的包络作用
• 1.2 壳聚糖及其衍生物的合成研究
• 1.2.1 壳聚糖
• 1.2.2 环糊精交联壳聚糖的合成
• 1.2.3 改性壳聚糖交联环糊精的应用
• 1.3 磁性壳聚糖的合成研究及应用
• 1.3.1 磁性壳聚糖微球的合成
• 1.3.2 磁性壳聚糖微球的应用
• 1.4 表面印迹磁性微球的合成研究
• 1.4.1 印迹磁性聚合物核壳微球的制备
• 1.4.2 表面分子印迹磁性粒子
• 1.4.3 印迹磁性聚合物的应用
• 1.5 论文主要研究内容
• 第二章 硫脲改性壳聚糖交联环糊精的合成
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 硫脲改性壳聚糖交联环糊精的合成
• 2.2.3 壳聚糖交联β-CD 的合成
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 环氧氯丙烷用量选择
• 2.3.2 回流温度的选择
• 2.3.3 回流时间的选择
• 2.3.4 改性壳聚糖交联β-环糊精的红外光谱
• 2.4 结论
• 第三章 硫脲改性壳聚糖交联环糊精对金属镧离子的吸附性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果讨论
• 3.3.1 硫脲改性壳聚糖交联环糊精吸附金属镧离子的条件选择
• 3.3.2 对比实验
• 3.3.3 洗脱实验
• 3.4 结论
• 第四章 硫脲改性壳聚糖交联环糊精对对苯二酚的吸附性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果讨论
• 4.3.1 硫脲改性壳聚糖交联环糊精吸附对苯二酚的条件选择
• 4.3.2 对比实验
• 4.3.3 洗脱实验
• 4.4 结论
• 第五章 镧表面印迹磁性改性壳聚糖的合成及吸附性能的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 仪器与试剂
• 5.2.2 磁性纳米颗粒的合成
• 5.2.3 磁性改性壳聚糖的合成
• 5.2.4 镧表面印迹磁性改性壳聚糖的合成
• 5.3 结果讨论
• 5.3.1 表面印迹磁性改性壳聚糖的电镜图
• 5.3.2 表面印记磁性改性壳聚糖交联环糊精吸附金属镧离子的条件选择
• 5.3.3 含镧离子废液的处理
• 5.4 结论
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录