新型淀粉基吸附材料制备及其吸附性能的研究.pdf

新型淀粉基吸附材料的制备及其吸附性能研究 摘要 随着现代工业的迅速发展，重金属对水质的污染越来越严重， 寻找一种可再生、可生物降解，环保型的重金属离子吸附剂迫在眉 睫。从目前的研究来看，淀粉基吸附剂具有可再生和可生物降解性， 而且在吸附金属离子方面的吸附能力尤为突出；同时，淀粉基吸附 剂还具有多种吸附能力，特别是离子交换和络合。此外，淀粉的低 价格、在吸附剂领域的可应用性、易与相对低廉的试剂发生反应的 性能，使淀粉基吸附剂具有许多商业化优势，因此淀粉基吸附剂必 将成为重金属污水处理的主要材料。 淀粉微球是天然淀粉的合成衍生物之一，系淀粉经由交联反应 制备，其外型规则，粒度均匀，具有空间网状结构，很大的比表面 积，内部孔隙发育，吸附性能较好。同时，淀粉微球贮存稳定及原 料来源广泛、价格低廉。调节合成工艺条件，可以控制淀粉微球的 粒径、微孔结构和表面基团，从而改变吸附性能，可合成用于金属 离子吸附分离以及某些工业污染废水治理的吸附剂。 7．亚甲基双丙烯酰胺为交联 本文首先以可溶性淀粉为原料，N，N 剂，采用反相乳液法合成了淀粉基微球。通过单因素实验和正交设 计实验研究了反应条件对微球理化性质的影响，找出了影响平均粒 径的主要因素，从而通过优化工艺条件实现对实验的预测和控制。 利用扫描电镜对淀粉微球进行了形貌测试，并通过红外光谱仪、X 射线衍射仪和综合热分析仪对淀粉微球进行了结构表征，结果表明， 淀粉微球呈圆球形，分散性好，粒度均匀，粒径呈正态分布；在水 介质中溶胀且易被亚甲基蓝着色，预示其具有优异的吸附性能；N，N’． 亚甲基双丙烯酰胺参与了交联反应，导致淀粉结晶能力降低，热稳 定性的增加。 研究了淀粉微球对Cr3+的吸附行为，利用红外光谱仪、X射线衍 射仪和综合热分析仪对吸附产物进行结构表征和热性能的测试，研 附、配位吸附方式吸附Cr3+，Cr3+可与淀粉微球上酰胺基和羟基形成 配位键，吸附Cr”使淀粉微球结晶结构被进一步破坏，结晶度下降， 使淀粉微球总体热稳定性下降，Cr”对淀粉微球主链的分解具有一定 的促进作用。 研究了在不同温度下淀粉微球对Ni2+的静态吸附行为，并根据 吸附等温线研究了吸附热力学性质，结果表明，在308．328K和研究 AG、吸附熵变△S均为负值，表明吸附是一个自发的、放热的熵减 小过程，适当降低温度有利于吸附。通过对吸附过程的热力学参数 分析，结果表明淀粉微球对Ni2+其吸附为物理吸附过程，对吸附容 量的贡献主要来自于淀粉微球相当大的比表面积和孔隙结构。 淀粉微球用量、金属离子初始浓度及接触时间对吸附率的影响。通 配位作用不仅发生在淀粉微球的非晶区，同时也可以在结晶区发生， 使其结构发生破坏。配位键起到一定程度的交联作用，致使淀粉微 球的结晶能力明显下降。金属离子催化了葡萄糖主链的断裂，但也 起到了保护葡萄糖单元的作用，其对淀粉微球热降解性能的影响程 度正比于其吸附容量的大小。淀粉微球吸附金属离子后，其与水的 结合牢固程度下降。实验结果表明，淀粉基微球是一种可有效去除 废水中重金属离子的处理剂。 关键词：淀粉微球，合成，表征，吸附性能 Ⅱ oN STUDYSYTHESISANDAD SORPTl0N PROPERTY oFNoVEL AD SoRPTIoN MATERIAL ABSTRACT Asmodern lutioncausedfrom industrydevelops quickly，waterpol metalbecomesworseand is