壳聚糖及其衍生物的制备及对电镀废水中Cr(Ⅵ)的吸附和絮凝研究

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本文以壳聚糖为主要原料,分别制备了无机基质负载交联壳聚糖、羧甲基壳聚糖以及聚合氯化铝-壳聚糖复合絮凝剂,主要目的是为了考察了这三种物质对Cr(Ⅵ)的吸附和絮凝作用。   以壳聚糖为原料,将其负载在硅胶上,以50%戊二醛为交联剂在微波辐射下制得了硅胶负载交联壳聚糖,用SEM对硅胶负载交联壳聚糖、硅胶负载壳聚糖的表面结构进行了表征。测定了壳聚糖在无机基质上的负载量,研究了无机基质种类、交联剂种类、pH值、吸附时间、吸附剂加入量和温度对无机基质负载交联壳聚糖吸附性能的影响,确定了最佳吸附条件。   SEM结果表明,壳聚糖部分包覆在硅胶上。壳聚糖在硅胶上的负载量随壳聚糖增多而加大。以硅胶为基质的交联壳聚糖对Cr(Ⅵ)的吸附率高于以活性炭和硅藻土为基质的交联壳聚糖,以50%戊二醛为交联剂的无机基质负载壳聚糖对Cr(Ⅵ)的吸附率高于以环氧氯丙烷和N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂的。吸附的最佳条件是pH=5,吸附时间为60min,交联剂加入量为3%。   以壳聚糖为原料,通过羧化反应,在适宜条件下制得了羧甲基壳聚糖,用傅立叶红外变换光谱对其进行表征。研究了pH值、吸附时间、吸附剂加入量和温度对羧甲基壳聚糖吸附性能的影响,确定了最佳吸附条件。   红外结果表明,羧甲基化反应发生在醇羟基上,得到了O_羧甲基壳聚糖。羧甲基壳聚糖对Cr(Ⅵ)的吸附受pH值,吸附时间和吸附剂加入量的影响较大,受温度影响较小。其最佳条件是pH值=5,吸附时间为180min。羧甲基壳聚糖吸附Cr(Ⅵ)后,可经解吸再利用,但吸附率会随着解吸次数的增加而降低,不过总体变化较小。   以壳聚糖和聚合氯化铝为原料,制得了聚合氯化铝-壳聚糖复合絮凝剂。研究了碱化度、C/A值、pH值以及温度对聚合氯化铝-壳聚糖复合絮凝剂絮凝性能的影响,确定了最佳絮凝条件。   实验结果表明,碱化度、C/A值、pH值对絮凝效果有明显作用。当碱化度为2,C/A=1/10,pH=6时,絮凝效果最好。   为了得到更好的Cr(Ⅵ)去除率,本文在对电镀废水一级处理的基础上还进行了二级处理,即以聚合氯化铝.壳聚糖复合絮凝剂做一级处理,用硅胶负载交联壳聚糖做吸附剂进行二级处理。原水中Cr(Ⅵ)含量为196mg/L,经二级处理后,水中Cr(Ⅵ)含量仅为0.36mg/L,水质可以达到GB21900-2008的规定,即出水中Cr(Ⅵ)含量低于0.5mg/L的要求。
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