壳聚糖海泡石吸附材料的制备毕业论文.doc

壳聚糖海泡石吸附材料的制备毕业论文 目 录 摘要 I Abstract II 第一章 前言 1 1.1海泡石和壳聚糖研究及应用状况 1 1.1.1 海泡石的研究及应用状况 1 1.1.2 壳聚糖的研究及应用状况 1 1.2 前人研究存在的问题 2 1.3 本实验研究的目的和意义 3 1.4 实验研究的内容及研究技术路线 3 1.5 实验工作量 4 第二章 实验部分 5 2.1 实验主要仪器及试剂 5 2.1.1 实验主要仪器设备 5 2.1.2 实验主要试剂 5 2.2 海泡石的提纯改性 6 2.2.1 海泡石的提纯 6 2.2.2 海泡石的酸改性 7 2.2.3 海泡石的热改性 7 2.2.4 海泡石的表面有机改性 8 2.3 壳聚糖接枝海泡石 10 2.4 接枝产物的吸附实验测试 11 2.4.1 接枝产物对亚甲基蓝的吸附 11 2.4.2 接枝产物对金属离子Cu2+的吸附 12 第三章 结果与讨论 14 3.1 影响接枝率的因素 14 3.1.1 不同反应时间对接枝的影响 14 3.1.2 不同反应温度对接枝的影响 14 3.1.3 不同引发剂含量对接枝的影响 15 3.1.4 不同海泡石单体用量对接枝的影响 15 3.1.5 不同偶联剂用量对接枝的影响 16 3.2 接枝产物吸附性能研究 17 3.2.1 接枝产物对亚甲基蓝的吸附 17 3.2.2 接枝产物对Cu2+的吸附 19 3.3 接枝共聚产物的红外光谱表征 21 3.4 接枝共聚产物的扫描电镜表征 25 3.5 接枝共聚产物的差热表征 26 结论 28 参考文献 29 致谢 31 第一章 前言 1.1海泡石和壳聚糖研究及应用状况 1.1.1 海泡石的研究及应用状况 海泡石（Sepiolite）是一种富镁纤维状硅酸盐粘土矿物，其理论化学式为Mg8(H2O)4[Si6O15](OH)4·8H2O。其结构单元中，硅氧四面体和镁氧八面体相互交替，具有层状和链状的过渡型特征。正是由于这种独特的结构，使得海泡石的比表面积高,孔隙率大，具有良好的吸附性、流变性和催化性，应用前景十分广阔[1-2]。前人已做了大量的实验研究，通过对海泡石原矿的提纯改性处理，得到了表面积更大，性能更优的海泡石。这种海泡石表现出很高的吸附性：廖润华[1]等研究了改性海泡石对废水中的氨氮进行吸附，去除率可达94％以上。含125mg/L和250mg/L NH4+的废水与海泡石交换0.5h后的剩余氨氮浓度分别为6.644mg／L和7.2772mg／L。 杨翠英[2]等在研究海泡石的酸改性时，探讨了影响海泡石改性效果的各个因素，如海泡石粒度、酸的类型与浓度、改性时的温度和时间等。确定了改性条件，为本实验打下一个基础。 目前对海泡石的应用研究最多的是其吸附应用，不同方面的吸附应用，其吸附机理不同。可分为化学吸附与物理吸附。如活化处理的海泡石吸附重金属离子的主要形式为离子交换吸附和表面络合吸附，属化学吸附。实验表明经活化的海泡石能有效地去除电镀废水中的Pb2+、Cu2+、Cd2+等重金属离子及水中有害离子。达到净化废水的目的。周永强通过实验发现，当有多种金属离子共存时，海泡石优先吸附电荷高、半径小的离子[3]。同时海泡石还具有催化性能、流变性等，也有一定的应用。 1.1.2 壳聚糖的研究及应用状况 壳聚糖(Chitosan)是甲壳素(Chitin)在碱性条件下水解并脱去部分乙酰基后生成的衍生物, 化学名称为β-(1→4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖。由于分子的基本单元是带有胺基的葡萄糖,分子中同时含有氨基和羟基,性质比较活泼,可进行交联、接枝、酰化、磺化、羧甲基化、烷基化、硝化、卤化、氧化、还原、络合等多种反应。 图1-1 壳聚糖分子式 在吸附方面，Catherine[4]研究了壳聚糖(脱乙酰度为95%)吸附Pb2+和Cr3+的情况,吸附容量(以壳聚糖计)分别达到21.2 mg?g-1和13 mg?g-1。王茹[4]以工业级壳聚糖(脱乙酰度为83%)为吸附剂,去除水溶液中的Pb2+,在室温条件下,处理100 mg?L-1Pb2+溶液时，Pb2+的去除率高达99.7%以上,残余Pb2+的浓度小于等于0.6 mg?L-1,已能达到国家废水排放标准(≤1.0 mg?L-1)的要求。 壳聚糖的溶解性等自身因素极大地影响了壳聚糖在应用上的广泛性。其改性产品的研究与开发已成为现在的热点研究课题。壳聚糖的改性主要在于对分子链上氨基和羟基的化学修饰，通过控制反应条件在壳聚糖上引入其他基团来改变其物化性质。常用的方法有：羧甲基化、羟乙基化、烷基化、乙酰化、硫酸酯化、缩合反应、接枝与交联反应等。壳聚糖的接枝共聚物，是以壳聚糖为主链和一合成聚合物为侧链的半合成聚合物，兼具天然聚合物和合成聚合物的某些特性，从