改性壳聚糖吸附重金属及其功能材料的制备

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151800086硕士学位论文学生类别：全日制专业型硕士研究生学位类别：工程硕士领域名称：化学工程论文题目：改性壳聚糖吸附重金属及其功能材料的制备英文题目：Adsorptionofheavymetalbymodifiedchitosanandpreparationofitsfunctionalmaterials学生姓名：李青导师姓名：李彩虹教授杨英高级工程师二○一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要工业废水中重金属离子所引起的环境污染问题越来越受到人们的广泛关注。本文通过对壳聚糖进行化学改性，制备吸附重金属离子的吸附剂；考察了改性

2、壳聚糖对溶液中Cu2+、Ni2+的吸附效果及影响因素；为了回收利用被吸附的重金属，以改性壳聚糖为载体和模板，以吸附的重金属为金属来源，采用原位还原法制备金属/改性壳聚糖复合材料，探索了复合材料的催化性能。主要研究内容及结果如下：1.研究了壳聚糖的化学改性方法。通过苯甲醛对壳聚糖分子链上氨基进行保护、接枝三乙烯四胺引入氨基、在盐酸溶液中脱保护释放氨基等改性过程，利用单因素实验对改性反应条件进行考察，得到了壳聚糖适宜的改性条件；对改性前后的壳聚糖进行了FT-IR、XRD、SEM-EDS表征，结果表明，经改性处理，成功将氨基引入到分子链中，因而改性壳聚糖对Cu2+和Ni2+吸附性能明

3、显优于未改性壳聚糖。2.考察了不同吸附条件下改性壳聚糖对单金属溶液中Cu2+和Ni2+的吸附性能。结果表明，在适宜的吸附条件下，改性壳聚糖对Cu2+和Ni2+的吸附容量可分别达到96.62mg/g和51.40mg/g；当溶液中双金属共存时，Cu2+对Ni2+的吸附有一定抑制作用，而Ni2+对Cu2+的吸附效果影响不大；溶液pH是影响改性壳聚糖对重金属吸附性能的关键因素。改性壳聚糖对Cu2+和Ni2+的吸附，主要通过氨基与Cu2+和Ni2+进行配位，以络合作用为主。3.以负载了重金属的改性壳聚糖为原料，通过引入NaBH4，采用化学还原法，制备金属/改性壳聚糖复合材料。以对硝基苯酚

4、的催化转化为模型反应，考察了金属负载量等因素对复合材料催化性能的影响。结果表明，当Cu、Ni在改性壳聚糖上的负载量分别为68.28mg/g、51.40mg/g时，复合材料催化效果较好，其催化速率常数分别为0.964min-1、0.208min-1；Cu/MCTS的催化性能明显优于Ni/MCTS；Cu/MCTS循环催化5次后，对硝基苯酚的转化率仍可达到90%，具有一定的循环利用性；同时，复合材料Cu/MCTS对偶氮染料甲基橙也表现出了良好的催化脱色效果。本文研究结果为脱除并回收废水中的重金属提供了思路。关键词：改性壳聚糖；重金属；复合材料；吸附；催化I内蒙古工业大学硕士学位论文A

5、bstractTheproblemofenvironmentalpollutioncausedbyheavymetalionsinindustrialwastewaterhasattractedmoreandmoreattention.Inthispaper,theadsorbentforheavymetalionswaspreparedbychemicalmodificationofchitosan.TheadsorptioneffectofmodifiedchitosanforCu2+,Ni2+andinfluencingfactorsofadsorptionprocess

6、wereinvestigated.Inordertorecoverandreusetheadsorbedheavymetals,themodifiedmetal/modifiedchitosancompositeswerepreparedbyin-situreductionwithmodifiedchitosanascarrierandtemplate,andwithadsorbedheavymetalsasthemetalsource.Thecatalyticpropertiesofcompositeswereexplored.Themaincontentsandresult

7、sareasfollows:1.Thechemicalmodificationmethodofchitosanwasstudied.Thechemicalmodificationprocessmainlyincludedprotectionofaminogroupsonthechitosanmolecularchainbybenzaldehyde,introductionofaminogroupsbygraftingtriethylenetetramine,anddeprotectionin