学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

新型氨基改性淀粉重金属捕集剂的合成与性能研究

作　者: 谢国仁
导　师: 尚小琴
学　校: 广州大学
专　业: 化学工艺
关键词: 木薯淀粉 甲基丙烯酸缩水甘油酯 氨基改性淀粉 捕集性能 吸附
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 104次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


随着现代工业的发展,重金属废水的排放量越来越大,水质也更趋复杂。采取有效的处理手段,降低废水的重金属浓度,同时又不产生二次污染具有重要的环境和经济意义。改性淀粉重金属捕集剂凭借其与重金属离子极强的捕集能力,并且因其原料来源广、价格低廉、安全无毒、可生物降解、无二次污染等特点,而受到人们的关注。本论文以木薯淀粉为原料,过硫酸钾为引发剂通过乳液聚合法制备了淀粉甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝共聚物（St-g-GMA）,再用乙二胺对接枝共聚物进行改性,合成了具有捕集重金属性能的新型氨基改性淀粉（AMS）。本论文主要包括以下内容:1)考察了反应条件等因素对接枝共聚及改性反应过程的影响,确定适宜的反应条件。合成St-g-GMA适宜工艺条件是:在淀粉乳浓度为40 g·L-1,m（GMA）:m（淀粉）=2,过硫酸钾的浓度为6 mmol·L-1,反应温度60℃,反应时间1h的条件下,制得接枝共聚物的接枝率、接枝效率以及环氧值分别为:64.95%、95.57%、4.24 mmol·g-1;合成AMS的最佳工艺条件是:纯St-g-GMA 2.0 g,乙二胺30 ml,反应时间为10 h,反应温度为90℃,催化剂盐酸用量1.0 ml。经凯式定氮法测得AMS的氮含量为13.01%。采用FT-IR、TG-DSC、XRD、SEM对产物进行了表征,结果表明淀粉被成功接枝和改性,AMS与重金属离子形成了捕集产物。2)探讨了AMS捕集重金属离子的性能。考察单一重金属离子溶液中重金属种类、反应温度、溶液pH值、反应时间、捕集剂用量等因素对捕集效果的影响,对各种络合剂、无机离子的抗干扰能力,以及多种重金属离子共存的选择性,选择合适的捕集条件;考察含浊废水对捕集性能的影响;探讨AMS的再生性能与循环利用;考察不同条件对捕集产物稳定性的影响;将AMS应用于实际电镀废水中,考察其对实际废水处理能力。结果表明:单一重金属溶液中,AMS对重金属离子具有良好的捕集性能。捕集剂的用量、溶液的pH值、反应时间是影响去除率的主要因素,反应温度则影响不大。AMS对混合重金属离子溶液具有良好的去除效果,络合剂的存在对去除重金属离子有一定的影响。对含浊废水,去除率随着浊度的增加而增高,达到最大值后趋于稳定;AMS具有一定的絮凝效果,不需要另外加入絮凝剂。重金属的解析率随着硝酸浓度先增大后慢慢下降。AMS再生性能良好,可重复使用5次以上。低pH值时,重金属离子浸出量较大。但随着pH值增大,浸出量变小。在含络合剂EDTA溶液中,重金属离子很容易从捕集产物中脱附下来。AMS对实际废水有较好的处理效果,在适宜的条件下去除率能达到98%以上。3)从AMS捕集重金属过程和捕集产物结构方面进行了捕集机理分析,结果表明,溶液pH值对吸附容量影响比较明显;吸附过程遵循准二级反应机理,限速步骤是化学吸附过程,利用Langmuir方程拟合比Freundlich方程好,反应为单层吸附,吸附过程为“优惠吸附”;AMS在吸附速率方面具有明显的优势,AMS对重金属吸附为非均相固液反应,吸附反应主要在固液界面,包括内表面进行。吸附过程为系统无序度增大过程,该吸附是一个吸热、自发进行的过程,升温有利于吸附的进行。AMS与重金属配位之后,活性基团-NH2上的N将其一部分电子给了重金属离子,电子云密度降低,振动移向低波数。-OH、-NH、-C-N基团参与了吸附重金属离子。AMS捕集重金属离子后的无序性进一步增强。AMS与重金属离子的配位不仅发生在非晶区,也可以渗透进AMS的晶区,使晶区结构发生破坏。捕集产物与AMS相比颗粒表面更加粗糙、密集,颗粒表面形成了厚厚片状结构,表明AMS已经吸附了重金属离子。重金属离子的吸附提高了AMS的热稳定性。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪 论  11-31
  1.1 重金属废水的来源与危害  11-13
    1.1.1 重金属离子废水的来源  11
    1.1.2 重金属离子废水的特点及危害  11-13
  1.2 重金属废水处理的方法概述  13-23
    1.2.1 化学法  13-16
    1.2.2 物理法  16-19
    1.2.3 生物法  19-23
  1.3 天然高分子重金属捕集剂的研究进展  23-29
    1.3.1 改性壳聚糖类重金属捕集剂  23-24
    1.3.2 改性纤维素类重金属捕集剂  24
    1.3.3 改性淀粉类重金属捕集剂  24-29
  1.4 本论文立题意义和研究的主要内容  29-31
    1.4.1 立题的意义  29-30
    1.4.2 研究的主要内容  30-31
第二章 乙二胺改性淀粉GMA 接枝共聚物的合成与表征  31-47
  2.1 实验部分  31-36
    2.1.1 实验材料  31-33
    2.1.2 实验原理  33
    2.1.3 技术路线  33-34
    2.1.4 实验方法  34
    2.1.5 分析测试方法  34-35
    2.1.6 产物的结构表征  35-36
  2.2 结果与分析  36-46
    2.2.1 淀粉GMA 接枝共聚物合成条件确定  36-39
    2.2.2 乙二胺改性淀粉接枝GMA 共聚物合成条件确定  39-42
    2.2.3 氨基改性淀粉的结构分析  42-46
  2.3 本章小结  46-47
第三章 氨基改性淀粉捕集重金属性能的研究  47-64
  3.1 实验部分  47-50
    3.1.1 实验材料  47-48
    3.1.2 实验方法  48-50
  3.2 结果与讨论  50-62
    3.2.1 单一重金属溶液去除率影响因素分析  50-53
    3.2.2 络合剂和无机离子对去除率的影响  53-54
    3.2.3 混合重金属离子共存对去除率的影响  54
    3.2.4 含浊废水对捕集效果的影响分析  54-56
    3.2.5 捕集产物的稳定性分析  56-58
    3.2.6 再生与循环利用分析  58-60
    3.2.7 处理实际电镀废水效果分析  60-62
  3.3 本章小结  62-64
第四章 氨基改性淀粉捕集重金属机理初探  64-81
  4.1 实验部分  64-67
    4.1.1 实验材料  64-65
    4.1.2 实验方法  65-67
  4.2 结果与讨论  67-79
    4.2.1 从捕集过程方面分析  67-76
    4.2.2 从结构方面分析  76-79
  4.3 本章小结  79-81
第五章 结论及展望  81-85
  5.1 结论  81-83
  5.2 研究的创新点  83-84
  5.3 展望  84-85
参考文献  85-95
攻读学位期间发表的论文  95-96
致谢  96

相似论文

  1. 二甲醚在Pt低指数晶面吸附的密度泛函研究,O485
  2. 超声处理RTM成型酚醛/乙醇在石英纤维表面的竞争吸附,TB332
  3. 不同原料烟熏液的制备、精制及灌肠液熏工艺的研究,TS251.65
  4. 抗吡虫啉—甲基对硫磷双特异性单克隆抗体的研究,S482.2
  5. 白骨壤果实中黄酮类化合物的提取、分离纯化及抗氧化活性研究,S793.9
  6. Fe，V共掺杂TiO2催化剂的合成、表征及其性能研究,O614.411
  7. 江蓠残渣高活性膳食纤维和羧甲基纤维素钠的制备及性能研究,TS254.9
  8. 三峡库区水环境中营养盐磷分布规律的数值研究,X832
  9. 芴甲氧羰基-D-色氨酸及D-苯丙氨酸分子印迹聚合物的制备及分离性能研究,O631.3
  10. 微氧条件下密闭电石炉尾气中COS气体吸附净化研究,X781
  11. 离子交换法去除原水中六价硒,X703
  12. GMA的ATRP聚合及立构规整性的研究,O631.3
  13. 聚丙烯腈基两性离子交换纤维的制备及性能研究,TQ342.31
  14. 小桐子生物柴油副产物甘油医用级制备工艺研究,TQ223.163
  15. 沸石填料水洗法提纯沼气工艺实验研究,TQ221.11
  16. 壳聚糖衍生物的合成及其吸附性能研究,TS254.9
  17. 烟杆基活性炭制备及对低浓度磷化氢吸附净化研究,X712
  18. 根系分泌物及其组分对土壤中多环芳烃的活化作用,X53
  19. 利用作物秸秆制备高性能吸附材料并用于水中多环芳烃治理,X712
  20. 用于回收废旧锂离子电池中贵金属钴的螯合剂的合成及其性能研究,X76
  21. LDH和Mg/Al/Fe-Mt对水中磷、铬的吸附效果研究,X703

中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
© 2012 www.xueweilunwen.com