磁性淀粉微球的功能化及吸附性能研究

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1、分类号：UDC：密级：学校代号：学号：广东工业大学硕士学位论文(工学硕士)11845211107032磁性淀粉微球的功能化及吸附性能研究潘建新指导教师姓名、职称：挞塞迭虽4塾攮学科(专业)或领域名称：巫境型堂皇至猩学生所属学院：巫莹抖堂皇王猩堂院论文答辩日期：至Q!垒生三旦2竺旦ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster(MasterofEngineeringScience)Functionalization

2、andAdsorptionPropertiesofMagneticStarchMicrospheresCandidate"PanJianxinSupervisor：Prof．LinQintieMay2014SchoolofEnvironmentScience&EngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong，P．R．China，510006呲5洲4洲5吣m—●㈣弱㈣2㈣Y摘要淀粉是一种廉价、易得、无毒绿色的多糖牛物材料，被广泛应用于食品、医药

3、、纺织等行业。淀粉结构中的大量羟基基团为淀粉化学改性提供了良好载体，经过改性的淀粉改变了原淀粉的一些物理和化学性质，使得淀粉更能满足于人们的需要。本文制备了淀粉微球、磁性淀粉微球和功能化磁性淀粉微球，对各种产物进行了表征，在此基础上，研究了淀粉微球(CSMs)、磁性淀粉微球(MCSMs)对甲基紫(MV)染料的吸附行为和功能化磁性淀粉微球(FMCSMs)对Cu(II)、Ni(II)、Cd(II)的吸附和竞争吸附行为。主要研究成果包括：1．以淀粉(ST)为主要原料、N．N7．亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂、K2$

4、208／NaHS03为引发剂，采用微波辅助反相乳液法制备了CSMs，最优合成条件为：ST浓度10％、MBAA0．3g·(gST)～、引发剂O．15go(gST)一、聚合温度60℃、反应时间40min。CSMs的溶胀度、含氮量分别为800％、1．7％，在保持淀粉原有功能基团和分子结构的基础上，引进了一些新的功能基团如羰基和酰胺基团。与淀粉相比，CSMs的单点吸附总孔容，t-Plot微孔面积、平均孔宽及粒径均相应增加。CSMs对MV的吸附行为研究表明：CSMs对MV的吸附量并没有因溶液初始pH(2．10)的不同而发生明

5、显改变，在298k温度下的最大吸附量为99．3mg／g，等温吸附实验数据更符合Langmuir模型，吸附是一个自发、放热的过程，吸附过程遵循二级动力学模型。2．以ST和水基磁流体为丰要原料、MBAA为交联剂、K2S208／NaHS03为引发剂，采用微波辅助反相乳液制备了MCSMs，最优合成条件为：ST浓度12％、MBAA20％、引发剂4g／L(总体积)、Modified—Fe30425．2mg／mL(水相体积)、油水比3．0。MCSMs的溶胀度、含氮量分别为600％、2．3％；除了保持着淀粉的原有功能基团外，还引进

6、了一些新的功能基团如羰基、酰胺基团；MCSMs的磁含量约为18．O％，饱和磁强约为12．0emu／g，并表现出顺磁性的特征；MCSMs在水溶液中能充分分散，在简单磁场下能够快速固液分离。MCSMs对MV的吸附及解吸行为研究表明：在303k温度下对MV的吸附量最大，为128．7mg／g，pH对MV的吸附没有明显影响，低温更有利于对MV的吸附，Cl。对MV的吸附有强烈的抑制作用；等温吸附曲线遵循Langmuir等温吸附模型，1广东工业大学硕士学位论文动力学数据遵循二级动力学模型，吸附是一个自发的、放热过程；MV与MCS

7、Ms之间的静电作用、氢键和疏水作用是MCSMs吸附MV的丰要机理，O．2mol／L氯化钠+80％乙醇溶液对已附着MV的MCSMs进行6次吸附一解吸循环处理后，MV的吸附量仪从85．4mg／g下降到77．7mg／g，说明MCSMs具有良好的解吸再生能力。3．以自制MCSMs为主要原料，磷酸、尿素为改性剂，采用固相合成技术制备了FMCSMs，最优合成条件为：磷酸1．5mmol／gMCSMs，M(尿素／磷酸)4，时间3h，温度150℃。在最佳条件下合成的FMCSMs对MV的吸附量为305．0mg／g，FMCSMs的溶胀度

8、、含氮量、含磷量分别为1500．0％、10．8％、2．5％；除了保持着MCSMs的原有功能基团外，还引进了一些新的功能基团如氨基甲酸酯、磷酸等功能基团；该微球饱和磁强约为5．2emu／g，并表现出超顺磁性的特征。FMCSMs对Cu(II)、Ni(II)及Cd(II)的吸附及竞争吸附研究表明：在303k温度下对Cu(II)、Ni(II)及Cd(II)f]勺最大