稀土羧甲基壳聚糖复合物吸附染料的机理研究

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1、稀土-羧甲基壳聚糖复合物吸附染料的机理研究陈纯馨陈忻叶秀文陈晓刚佛山科学技术学院理学院广东佛山528000印染污水是我国工业废水排放量最大的污水这一，其污染已经成为影响人民生活质量的突出问题以及对其处理是人们十分关注的问题。印染废水成分复杂、色度大、浓度高、生物[1]难降解物质多、COD值高，属于污染最严重、最难处理的工业废水之。壳聚糖具有比表面积大，吸附功能强，可回收再用等优点，作为有机污染物等有害物质的吸附剂，在化工、印染、环保等方面应用广阔。羧甲基壳聚糖是壳聚糖引入了其它功能性基团，是水溶性的，[2]改善了它的溶解性及功能，为无毒的新型高分子凝絮剂。而稀土元素的化学性质活泼，在[

2、3]应用过程中稀土离子可通过羟基、氨基和羧基等基团络合，对染料具有良好的吸附性能。本文以羧甲基壳聚糖和稀土元素为原料配成稀土－羧甲基壳聚糖复合物，吸附染料，研究它们吸附的最佳pH值及其吸附机理，运用Lagergren二级速率方程与Langmuir方程研究吸附动力学。首先研究pH值对吸附平衡的影响。按测定吸附率的实验方法，研究溶液的pH值对稀土－羧甲基壳聚糖复合物吸附染料的影响。稀土－羧甲基壳聚糖复合物吸附不同的染料有不同的最佳pH值，但都呈酸性。镧稀土复合物对直接红的吸附效果最佳，而对酸性红的吸附效果较差，钕和钇两种稀土复合物对酸性红的吸附效果较好，对活性红的吸附效果最佳。第二，进行解

3、吸实验。为研究稀土－羧甲基壳聚糖复合物对染料的吸附机理，选取吸附效果最佳的溶液，调节其pH值为10，15min后测定其吸光度，计算脱色率。在溶液调节pH值后，脱色率明显下降，说明染料在溶液中发生了解吸，染料脱离复合物，重新溶解到溶液中。第三，对稀土－羧甲基壳聚糖复合物吸附染料进行等温吸附曲线的测定实验。探讨稀土－羧甲基壳聚糖复合物吸附染料的吸附动力学。取100ml的模拟印染废水，加入100ml的稀土－羧甲基壳聚糖复合物，快速调节溶液的pH值为10－11，迅速测定溶液的吸光度，此吸光度即为吸附起始的吸光度，再调节溶液为最佳的pH值，每隔一定时间测定溶液的吸光度，直到溶液基本达到吸附平衡。

4、对实验数据进行动力学分析，分别用Lagergren二级速率[4]错误！未定义书签。方程和Langmuir方程对吸附动力学数据进行线性拟合。在不同温度下，稀土－羧甲基复合物对染料的吸附能用Lagergren二级速率方程和Langmuir方程拟合，据有关数据表明，拟合程度较好，符合二级动力学方程。最后用红外光谱仪测定羧甲基壳聚糖和稀土－羧甲基壳聚糖复合物的红外光谱图（采用KBr压片法测定）。从谱图分析，从图1可见，羧佛山市科技发展专项基金项目（2005060071）及中国科学院知识创新工程重要方向项目（KZCX2-YW-209）资助。联系人：陈忻（1968-），女，硕士研究生，电话：137

5、02932927（不在文章公开），E-mail:duoduomama@sohu.com。第一作者：陈纯馨（1957-），女，研究生，化学副教授。-1-1甲基壳聚糖在3434cm有－NH或－OH的吸收峰，1623cm有－C=O的伸缩振动峰，在-1[25]550－735cm有分散而宽的－OH吸收带，说明－OH处于H键合状态。从图2稀土－羧甲基壳聚糖复合物谱图中可见，也具有上述特征吸收峰，但复合物的特征峰强度加强了，并-1且在500－750cm之间的散而杂的小吸收峰消除了。图1羧甲基壳聚糖红外光图2硝酸钇－羧甲基壳聚糖复合物红外谱图光谱图实验结果表明，在酸性环境中，稀土－羧甲基壳聚糖复合物对

6、染料有较好的吸附效果，不同的稀土－羧甲基壳聚糖复合物吸附不同的染料有不同的最佳pH值。稀土－羧甲基壳聚糖复合物对染料吸附的最佳pH为酸性，其中镧－酸性红、钕－酸性红、钇－酸性红均为5.5－6.0，镧－直接红为5.0－5.5，钇－活性红为3.0－3.5，钇－直接红的最佳pH值为3.5－4.0。复合物对染料吸附效果优良，脱色率达84%以上，最高可达99.45％。对动力学数据的分析表明，复合物在常温下对染料的吸附速率快，15min内脱色率可达80%以上，30min内基本达到吸附平衡，吸附符合吸附二级动力学方程。稀土－羧甲基壳聚糖复合物对染料的吸附为物理吸附。参考文献[1]刘运学，范兆荣，谷亚

7、新等.羧甲基壳聚糖处理印染废水实验研究[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版）.2006，22（1）：122－124.[2]黄惠莉，林文銮，陈建新.羧甲基壳聚糖用于印染废水的处理[J].华侨大学学报.2002，23（2）：177－179.[3]刘志华，张建波，朱平等.稀土铈在羊毛织物上的吸附性能研究[J].染整技术.34－43.[4]丁云，廖学品，石碧.胶原纤维固载Fe(Ⅲ)对磷酸根的吸附特性[J].化工学报.2007，58（5）：1226－12