壳聚糖基电纺纤维膜的制备及其对六价铬离子吸附性能研究

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1、—————————————————————壳聚糖基电纺纤维膜的制备及其对六价铬离子吸附性能研究—————————————————————TheStudyofElectrospunChitosan-BasedNanofiberMembranesforHexavalentChromiumIonsAdsorption作者姓名：王丽华专业名称：材料学指导教师：张万喜教授李莉莉副教授学位类别：工学硕士答辩日期：年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或

2、部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声

3、明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：材料学论文题目：壳聚糖基电纺纤维膜的制备及其对六价铬离子吸附性能研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址(邮编)：长春市人民大街5988号，吉林大学

4、南岭校区机械材料馆628室（130025）作者联系电话：15764330956壳聚糖基电纺纤维膜的制备及其对六价铬离子吸附性能研究摘要随着现代工业的飞速发展，随之产生的环境污染问题也日趋严重。在众多环境污染中，水污染是对人类和其它生物危害最为严重的污染之一。其中，重金属为持久性水污染物，由于其在水中溶解度高且不能自然降解，极易通过生物链在人体和其他生物体内富集，对人类健康构成严重威胁。六价铬是一种强毒性的重金属污染物，其常见于铬矿冶炼、耐火材料、电镀、钢铁、制革、颜料和化工等工业生产排出的含铬废气、废水、废渣

5、以及饮用水水源中。六价铬经过水体转移到食物中后，可通过食物链最终在生物体内富集，破坏生物正常的生理代谢活动，甚至会引起“三变”（癌变、畸变、突变）的发生。因此水体中六价铬的去除成为亟待解决的重大社会问题。传统的六价铬处理方法主要包括吸附法、化学沉淀、离子交换、生物处理和膜过滤等方法。但这些方法大多存在成本高、难以达到排放要求或引起二次污染等问题。吸附法以高效率、低成本和易操作的优点脱颖而出，受到广泛关注。采用吸附法去除重金属离子，通常比表面积大的多孔材料是最佳的选择。静电纺纳米纤维因其直径小、比表面积大、吸附

6、速度快、可循环使用、易于脱附以及能实现连续制备等优点，在饮用水源和工业废水治理领域展现了良好的应用前景。本文采用静电纺丝技术，以含有特殊官能团、吸附性能良好的壳聚糖（CS）出发，通过同轴电纺和混合电纺技术分别制备了核-壳纳米纤维和多组分纳米纤维，并研究了其对六价铬离子的吸附性能。主要研究内容包括以下三个方面：（1）以醋酸纤维素（CA）为内核，聚己内酯/壳聚糖（PCL/CS）混合物为外壳，利用同轴电纺成功制备了CA-PCL/CS核-壳复合纳米纤维。通过改变内核溶液的导电性得到不同核壳比的CA-PCL/CS核-壳

7、纳米纤维，实现了对核-壳纤维形貌和结构的控制。结果表明较强的核导电性有利于形成直径较小，分布较宽以及核壳直径比较小的核-壳纤维。本研究结果为进一步设计和优化同轴静电纺丝制备可控核-壳纤维提供了理论依据。（2）利用制备的CA-PCL/CS核-壳复合纳米纤维膜对六价铬离子进行了吸附实I验。3种核-壳纳米纤维膜（S1、S2和S3）的吸附性能均明显优于CS粉末，其中S2的吸附量最大，较原始CS粉末提高了69.6%。其在酸性环境中的耐久性良好，在酸性环境中浸泡48h后几乎没有质量损失。重点研究了pH值、初始浓度和接触时

8、间对吸附行为的影响，并分析了吸附动力学、吸附等温线模型。结果显示，在pH=3的环境中核-壳纳米纤维膜的吸附性能最佳。随着初始浓度和接触时间的增加，吸附量也随之增大。CS粉末和核-壳纳米纤维膜的吸附动力学均符合伪二阶模型。CS粉末的吸附等温线只符合Langmuir模型，而核-壳纳米纤维膜的吸附等温线同时满足Langmuir和Freundlich等温线模型。（3）采用混合电纺制备CS/聚氧化乙烯/人造沸