海藻酸和甲壳胺纤维对镍离子的吸附性能开题报告

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1、开题报告海藻酸和甲壳胺纤维对镍离子的吸附性能一、选题的背景、意义近年来随着工业的发展，水污染问题逐渐成为社会各界关注的焦点。工业废水中含有大量的重金属离子，直接排入水域将对生态系统、环境和人类健康造成不可逆转的伤害。化学沉淀、离子交换、溶剂萃取、电化学还原法、高分子重金属捕集剂法、渗析、生物吸附等方法被广泛用于工业水处理。近年来，用生物吸附技术处理工业污水迅猛发展。与其他传统方法相比，生物吸附法处理重金属废水具有许多优点，其原材料来源丰富、品种多、成本低；吸附设备简单，易操作；而且速度快、吸附量大、选择性好，在处理低浓度废水时尤其有效，解吸附后的生

2、物材料还可以再次用来吸附[1～3]，而对新型吸附材料的研究开发是生物吸附技术发展的重点。镍是生物必需的微量元素之一，也是具有潜在毒性的元素，土壤中微量的镍可以刺激植物生长，过量的镍能阻滞植物生长发育，导致植物生长不良，对植物造成危害，直至死亡。镍可以在植物体内积蓄，当积蓄超出正常含量的植物进入食物链时，就会影响动物乃至人类的健康。镍粉尘通过呼吸道进入人体后可出现肺出血浮肿、脑白质出血、毛细血管壁脂肪变性并发呼吸障碍以及呼吸系统癌症。而裸露矿渣、尾矿不同程度的侵蚀，将进一步污染水体、土壤和空气，破坏生态平衡，形成镍污染严重的生态环境，造成不可挽回的局

3、面[4]。因此，如何控制镍含量，一直是重要的研究课题。本文研究了海藻酸和甲壳胺纤维对镍离子的吸附性能。二、相关研究的最新成果及动态近年来，海藻酸和甲壳胺在生物医药领域得到了广泛的应用。作为天然高分子材料，它们具有生物可相容性、生物可降解性以及无毒性等特点。2.1化学结构海藻酸是一种由β-(1，4)D-甘露糖醛酸(M)和α-(1，4)L-古罗糖醛酸(G)7组成的天然高分子材料，它广泛存在于各种类型的褐藻植物中。M单元和G单元的结构非常相似，区别仅在C5上羧基位置的不同，这使得它们聚合后的空间结构和理化性质差异很大，G单元中的羧酸位于碳／碳／氧的三角形

4、的顶上，比M单元具有更大的活性，但M单元的生物相容性较G单元优良。海藻酸整个分子链由3种片段构成：聚甘露糖醛酸片段(MM)、聚古罗糖醛酸片段(GG)和甘露糖醛酸一古罗糖醛酸杂合段(MG)。甲壳胺纤维是以原料丰富的虾、蟹壳为原料，经脱钙、脱色和脱蛋白质后得到甲壳素，再经浓碱脱去乙酰基后成为甲壳胺，不同脱乙酰度的甲壳胺经纺丝后制成甲壳胺纤维。甲壳素、甲壳胺与纤维素纤维的化学结构十分相似，用甲壳胺制成的纤维是自然界唯一带正电荷的再生纤维，具有抗菌、抑菌性、吸湿透气性和生物相溶性，可生物降解，不污染环境，是新世纪开发的一种新型绿色纤维。甲壳胺是甲壳素经脱乙

5、酰基后得到的一种高分子胺基多糖，其分子结构为1,4-2-胺-2-脱氧-β-D-葡聚糖。经过湿法纺丝加工成的甲壳胺纤维具有很高的吸湿性和抗静电性，以及优良的抗菌性能。它可以通过混纺工艺与其他纺织纤维结合后加工成纱线、机织物、针织物和非织造布材料，在内衣等贴身服装中有很好的应用价值[5~9]。2.2制备过程2.2.1海藻酸纤维的制备海藻酸纤维为海藻酸钙纤维简单处理后得到，海藻酸钙纤维为实验室通过湿法纺丝制得，湿纺工艺流程如图2.2。海藻酸钙纤维湿法纺丝工艺过程主要包括：溶解、过滤、脱泡、计量喷丝、凝固、水洗、牵伸、定型、上油、干燥及切断等工序。1．溶解

6、：采用预溶解、溶解及改性等过程，在一定的温度下高速搅拌溶解，最后控制溶液的粘度在8000～20000mPa•s。72．过滤：采用40微米／20微米的滤布进行过滤，过滤压力一般控制在2～3公斤；3．脱泡：脱泡釜中真空脱泡，得到纺丝原液；4．计量泵：采用粘胶长丝齿轮泵进行纺丝；5．喷丝板：采用长丝喷丝板；6．凝固浴：温度控制在25～50℃，采用3%～4％的氯化钙溶液；7．水洗：纤维经过热水洗涤，去除残留黏附的无机盐；8．牵伸：牵伸比例控制在100～200％；9．卷绕：采用变频卷绕机卷绕；10．后处理：将得到的海藻酸钙纤维烘干后，放入pH为1.0的盐酸溶

7、液中浸泡2小时，然后水洗烘干即得到海藻酸纤维。将海藻酸纤维(未上油处理)放在ZKF035型电热真空干燥箱中，50℃干燥2小时，然后用电子天平称取一定质量的纤维数份，备用。将剩余的海藻酸纤维放入干燥器中，留待下次实验使用。2.2.2甲壳胺纤维素的制备最早出现的甲壳胺纤维的制备使用了0．5％的醋酸水溶液作为溶剂来溶解3％的甲壳胺而形成纺丝液，在挤入5％的氢氧化钠水溶液后成丝。这样制取的纤维的强度可高达2．17cN／dtex[10]。类似的试验使用了1％的醋酸溶液作为溶剂来溶解3％的甲壳胺，挤入2％的十二烷基硫酸钠的水溶液中[11]。甲壳胺纤维的制造也可

8、以用三氯乙酸作为溶剂，并把纺丝液挤入到含有5％氢氧化钠的水和乙醇的混合体中，这样所得的纤维有比较高的强度，3.5dtex的