负载镧的EGDE交联壳聚糖微球对氟离子的吸附平衡与吸附动力学.pdf

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1、第42卷第6期2012年6月中国海洋大学学报PERIODICALOFOCEANUNlVERSITYOFCHINA42(6)：034～039Jun，2012负载镧的EGDE交联壳聚糖微球对氟离子的吸附平衡与吸附动力学。李永富，孟范平”，杜秀萍，周游(中国海洋大学海洋环境科学与工程学院海洋环境与生态教育部重点实验室，山东青岛266100)摘要：采用负载镧的乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)交联壳聚糖微球对含氟水进行吸附处理。该吸附剂的适宜工作条件为：温度30～50℃，pH值7．0，吸附时间30min。用吸

2、附等温线描述了r在吸附剂上的吸附平衡，并用动力学模型研究了其吸附动力学机制。结果表明：吸附剂对F-的吸附平衡符合Langmuir吸附等温线和Freundlich吸附等温线，饱和吸附容量为25．7mg·g-1；该吸附剂对F_的吸附既包含化学吸附又包含物理吸附过程，以单分子层的化学吸附为主；吸附动力学符合拟二级动力学方程，吸附过程受化学吸附机理的控制，颗粒内扩散和液膜形成的边界层是其限速步骤。关键词：壳聚糖；镧；乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)；氟；吸附等温线；吸附动力学中图法分类号：X131文献标志码

3、：A文章编号：1672—5174(2012)06—034-06壳聚糖是1种来源广泛、无毒、易降解的天然聚合物，利用其衍生物开发新型除氟剂受到广泛关注。此类除氟剂中，负载过渡会属离子的壳聚糖饱和吸附容量较高，具有较好的开发潜力[1]。为改进壳聚糖的机械性能，在螯合金属离子离子前，多采用戊二醛(GLA)对壳聚糖微球进行交联改性C2-3]。但GLA毒性较高，且交联反应降低了壳聚糖微球对镧离子的螯合能力[4引。这显然不利于制得性能优越的除氟剂。目前尚未见采用其它交联剂的报道。基于此，本研究选用毒性较低且不

4、会影响金属离子螯合的乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)作为替代交联剂，交联反应在消耗壳聚糖分子中的活性基团的同时向交联产物中引入活性基团一OH睁6I，可保持交联壳聚糖对稀土离子的螫合能力。将交联壳聚糖微球与La3十螯合制得新型吸附剂，为饮用水脱氟寻求1种有效的方法。除新吸附剂的研发外，试验方法、理论方法和计算机模拟三者的紧密结合亦可以有效推动吸附分离技术的发展[7墙]。本研究采用吸附等温线来描述负载镧的交联壳聚糖微球(CEB--La)对F一的吸附平衡，并对吸附过程的动力学特性进行研究，以期认识F一在吸

5、附剂CEB-La上的吸附分离机制，为除氟荆的实际应用提供理论参考。1试验部分1．1主要仪器与试剂仪器：84—1A型磁力搅拌器(上海司乐仪器有限公司)；H2S-H型水浴振荡器(哈尔滨市东联电子技术开·基金项目：山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目(BS03124)资助收稿日期：2011-09_01；修订日期：2011一11-08作者简介：李永富(1985一)，男，博士生。E-mail：lyf_qingdao@126．。orfl··通讯作者：E·mail：fanpingm@tOlll,COill发有

6、限公司)；Freezone2．5L型冷冻干燥机(美国Labconco公司)；F-1型氟离子浓度计(江苏江分电分析仪器有限公司)。试剂：壳聚糖粉末(脱乙酰度85％)：青岛海汇生物有限公司；乙二醇二缩水甘油醚(眦)：环氧值12．1％，进口试剂；La(NQ)s：分析纯，上海山浦化工有限公司；NaF：基准试剂，上海试剂三厂，配制10mg·L-1含氟水用于吸附试验；其它试剂均为国产分析纯；所需试剂均用去离子水配制。1．2试验方法1．2．1除氟剂的制备除氟剂的制备参照预实验获得的最优条件进行：将壳聚糖溶于2％

7、的醋酸溶液中，配制质量浓度2％的壳聚糖醋酸溶液。该溶液经由7号针头挤压到碱液中，制得壳聚糖微球(CB)。将CB与EGDE按摩尔比(n—N}12：n傩)2：l进行混合，20℃下振荡反应4h，得到交联壳聚糖微球(CEB)。将CEB用去离子水充分荡洗后，加到0．020mol·L一1的La3+溶液中，40℃下混合反应3h，水洗后真空冷冻干燥，制得粒径约2mm的除氟剂(CEBLa)。1．2．2吸附试验准确称取一定质量的除氟剂加到50rnl不同pH值的含氟水中(F_浓度为10rng·L-1)，置于恒温水浴振荡

8、器中振荡吸附，改变水浴温度(10～50℃)，以除氟率(刀)为评价指标，获得适宜的吸附条件。叩一鱼≯×100％7一百Klouyo式中，刀为除氟率(％)，co为原水r浓度(10rng·L一1)，e为吸附平衡时的r浓度(rag·I．-1)。6期李永寓．等：负载镧的EGDE交联壳聚糖微球对氟离f的吸附平衡‘j吸附动力学2吸附等温线与吸附动力学模型2．1吸附等温线住适宜的吸附条件下，改变CEB-La投加量(0．5，1．0，1．5，2．0，2．5，3．0，4．0，6．09·L1)对10mg·l