论文部分内容阅读
本论文探究新合成的O-季铵盐改性壳聚糖环糊精(O-HTACC-g-CD)在酚类物质吸附、金属离子吸附以及钻井废水处理方面的可能应用,尤其目前还没有文献报道壳聚糖固载环糊精在钻井废水方面的应用研究,这对于污水处理尤其是油田污水处理具有一定意义。本论文首先通过威尔逊成醚反应制备壳聚糖环糊精固载产物(CTS-g-CD),同时为增大产物的表面水化能力,使其在溶液中具有更好的溶胀性和分散性,向CTS-g-CD分子链中引入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵季铵盐,得到壳聚糖的C6-OH季铵盐改性产物O-HTACC-g-CD,并采用比色法测定目标产物中β-环糊精固载量为31.4087μmol/g,通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及同步综合热分析(TG-DSC)对产物进行结构表征。然后重点考察O-HTACC-g-CD在不同条件下对苯酚和Cr(Ⅲ)吸附效果的影响。通过不同条件下(pH、O-HTACC-g-CD加量、温度和时间)O-HTACC-g-CD对两者吸附效果的单因素实验,以及根据BBD试验设计原理,采用三因素三水平的响应面分析法分别对25℃时苯酚的吸附条件和35℃时Cr(Ⅲ)的吸附条件进行优化,最终确定苯酚最佳吸附条件为pH为6、吸附剂加量为0.06g、吸附时间为3.5h,Cr(Ⅲ)最佳吸附条件为pH为5、吸附剂加量为0.05g、吸附时间为3h。同时对苯酚和Cr(Ⅲ)的吸附过程进行了动力学和热力学分析,发现两者的吸附过程均符合拟二级动力学模型及Langmuir等温吸附模型;并且苯酚的吸附热力学参数△H<0,说明其吸附过程为放热过程,△So<0,说明吸附前后体系混乱度降低,吉布斯函数值△Go<0,说明该吸附过程为自发过程;Cr(Ⅲ)吸附热力学参数△Ho>0,说明该吸附过程为吸热过程,△So>0,说明吸附前后体系混乱度增加,吸附体系吉布斯函数值△△Go<0,说明该吸附过程为自发过程。同时,Cr(Ⅲ)吸附产物的EDS表征发现Cr元素含量为2.87%,证明O-HTACC-g-CD与Cr(Ⅲ)之间具有一定的吸附作用,Cr(Ⅲ)脱离溶液进入到O-HTACC-g-CD表面。本论文将O-HTACC-g-CD用于钻井废水中有机物及重金属离子的吸附处理过程。通过考察在不同pH、O-HTACC-g-CD加量、温度和时间条件下O-HTACC-g-CD对钻井废水中有机物(以COD值为主要考察指标)和金属离子去除效果的影响,得出最优条件:pH为4、吸附剂加量为0.2g、吸附温度为25℃、吸附时间为4h。同时处理后的钻井废水由红褐色变为黄褐色,且吸附产物EDS分析结果证明O-HTACC-g-CD对钻井废水中的有机物、无机物、硫化物及金属离子具有一定的吸附作用。