双官能团磁性壳聚糖纳米微球的制备及污水处理

【摘要】：壳聚糖是天然高分子化合物,具有无毒性,亲水性,生物相容性,生物可降解性等性质。因为其分子表面含有大量的游离氨基和羟基,所以对重金属离子、某些蛋白质、淀粉等具有较强的吸附和螫合作用。近年来,壳聚糖作为一种廉价有效的吸附剂,受到了人们极大的关注。而正是因为其分子中含有大量氨基,容易结合溶液中的H+而被质子化,易溶于酸性溶液而流失,因此作为吸附剂的应用受到了限制。 本文对壳聚糖进行了硫脲基、羧基与EDTA化学改性,提高了吸附剂的吸附能力和稳定性,拓宽了其适用范围。用制成的交联壳聚糖包覆磁性Fe3O4纳米颗粒,利用磁性分离技术,实现了吸附剂与废水溶液的快速分离。此外,本文还进一步制备了Pb2+印迹的磁性壳聚糖纳米材料,以提高吸附剂对模板离子的选择性。具体的研究内容及结果如下： 1.磁性Fe3O4纳米颗粒的合成与表征 用化学共沉淀法制备了磁性较强的Fe3O4纳米粒子。用扫描电子显微镜(SEM)观察Fe3O4颗粒的形貌和粒径,结果显示所制备的Fe3O4纳米粒子为球形、粒径均一,约为为20-30nm；用X-射线粉末衍射仪(XRD)研究了物质的结构,分析结果表明,所制备的Fe3O4为单一纯相,具有反尖晶石型晶体结构。 2.改性磁性壳聚糖纳米材料的合成与表征 通过反应制得了硫脲基、羧基与EDTA改性磁性壳聚糖纳米材料。用扫描电子显微镜(SEM)观察微球的形貌和粒径,用红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)及热重法(TG)研究了其物质结构及及组成特征。测试结果表明：合成的吸附材料粒为球形,粒径均一、平均粒径约为80-90nm,实现了对磁性壳聚糖的硫脲基、羧基与EDTA改性。 3.改性磁性壳聚糖微球的吸附性能研究 研究了两种磁性壳聚糖吸附材料对Pb2+的吸附能力,考察了环境因素对其的吸附性能影响。结果表明两种吸附材料均能够在较短短时间内达到饱和吸附,EDTA修饰磁性壳聚糖纳米材料具有更强的吸附能力。 4.印迹磁性交联壳聚糖的制备与吸附研究 制备了Pb2+迹印改性磁性壳聚糖纳米吸附剂。研究表明,所制备的Pb2+印迹改性磁性壳聚糖纳米吸附剂具有选择性高,再生条件简单,稳定性好(不容易稀酸),重复利用率高等优点 【关键词】：磁性双官能团修饰壳聚糖 印迹 吸附重金属离子 废水处理
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O636.1;X703
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 综述10-33
• 1.1 壳聚糖的结构与性质10-15
• 1.1.1 壳聚糖的结构10
• 1.1.2 壳聚糖的理化性质10
• 1.1.3 壳聚糖的制备10-12
• 1.1.4 壳聚糖在环境保护中的应用研究进展12-13
• 1.1.5 壳聚糖吸附的优缺点13-15
• 1.2 改性壳聚糖15-18
• 1.2.1 物理改性15-16
• 1.2.2 化学改性16-18
• 1.3 磁性壳聚糖的制备及应用18-25
• 1.3.1 磁性纳米Fe_3O_4的制备18-19
• 1.3.2 磁性壳聚糖的制备方法19-21
• 1.3.3 磁性壳聚糖的应用21-23
• 1.3.4 磁性壳聚糖的水处理机理23-24
• 1.3.5 磁性壳聚糖与交联壳聚糖相比较24-25
• 1.4 表面分子印迹材料研究进展25-29
• 1.4.1 无机材料表面印迹技术25-26
• 1.4.2 聚合物材料表面印迹技术26-29
• 1.4.3 存在的问题与展望29
• 1.5 金属离子印迹聚合物的制备及应用29-31
• 1.5.1 金属离子印迹聚合物的制备方法29-30
• 1.5.2 金属离子印迹聚合物的应用30-31
• 1.6 论文选题的意义及研究内容31-33
• 1.6.1 论文选题的意义31-32
• 1.6.2 论文的研究内容32-33
• 2 硫脲基与羧基双官能团修饰磁性壳聚糖纳米微球的制备及对Pb~(2+)吸附性能研究33-43
• 2.1 引言33
• 2.2 实验部分33-35
• 2.2.1 主要试剂33-34
• 2.2.2 实验方法34-35
• 2.2.3 磁性微球的表征及主要仪器35
• 2.3 结果与讨论35-42
• 2.3.1 Fe_3O_4纳米粒子35-37
• 2.3.2 硫脲基羧基修饰磁性壳聚糖纳米微球37-39
• 2.3.3 硫脲基羧基修饰磁性壳聚糖纳米微球的吸附试验39-42
• 2.4 本章小结42-43
• 3 EDTA修饰磁性壳聚糖纳米微球的制备及对Pb~(2+)吸附性能研究43-50
• 3.1 引言43
• 3.2 实验部分43-44
• 3.2.1 主要试剂43
• 3.2.2 实验方法43
• 3.2.3 磁性微球的表征及主要仪器43-44
• 3.3 结果与讨论44-48
• 3.3.1 EDTA修饰磁性壳聚糖纳米微球44-46
• 3.3.2 EDTA修饰磁性壳聚糖纳米微球的吸附试验46-48
• 3.4 本章小结48-50
• 4 印迹磁性交联壳聚糖的制备及吸附研究50-55
• 4.1 引言50
• 4.2 实验部分50-51
• 4.2.1 实验仪器及试剂50
• 4.2.2 实验方法50-51
• 4.3 结果与讨论51-54
• 4.3.1 pH的影响51-52
• 4.3.2 选择吸附性52-54
• 4.3.3 金属离子印迹聚合物的作用机理54
• 4.4 本章小结54-55
• 5 总结与展望55-57
• 5.1 研究总结55
• 5.2 展望55-57
• 参考文献57-64
• 致谢64-65
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文65-66

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