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新型絮凝剂CCMKGM的制备及其在重金属废水处理中的应用

作　者: 左玲
导　师: 杨运泉
学　校: 湘潭大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 魔芋葡甘聚糖絮凝剂重金属废水吸附
分类号: X703.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近年来，随着我国工业经济的迅速发展，工业废水排放所带来的环境污染问题日益突出，尤其是含重金属废水的环境污染问题更是受到了普遍的关注。因此，研制一种有效处理重金属废水的絮凝剂是具有一定积极意义的。魔芋葡甘聚糖（KGM）是魔芋中的主要组成成分，为高分子多糖，分子中含有许多的羟基及酰基。KGM的特殊结构为它在重金属废水中的应用奠定了基础，同时魔芋容易培植，资源广泛，为KGM建立了很好的供应系统。KGM可经多种化学改性而得到各种不同的改性产物，它们有一个共性，即可生物降解性，这也是以KGM作为研究对象的重要原因之一，其中交联羧甲基魔芋葡甘聚糖（CCMKGM）是其通过羧甲基化及交联化改性后所得到的一种应用于重金属废水中的新型絮凝剂。在本课题中，我们对KGM的含量进行了测定，研究了CCMKGM合成过程中各因素对其取代度的影响，探索了CCMKGM对重金属离子的吸附性能，同时还对KGM、CCMKGM、MCCMKGM进行了结构表征。所得结果如下：1、通过利用DNS试剂法对不同型号的魔芋粉（魔芋粉有普通A级微粉、纯化A级及食用型）中的KGM进行含量测定。经测定，其KGM含量分别为：43.04%、49.42%、46%，可知三个样品中的KGM含量相近，从经济效益方面考虑，本课题最终选择普通A级微粉作为的原料。2、在KGM进行羧甲基化及交联化改性中，以MCA为醚化剂和ECH为交联剂，同时用NaOH及无水乙酸钠为反应体系提供碱性环境。经实验得出最佳的合成CCMKGM的工艺条件为：mKGM=7.5g、VNaOH=7.5mL、VMCA=9mL、VECH=7mL、m乙酸钠=1g、羧甲基化反应温度为50℃、交联化反应温度为40℃。所得CCMKGM的DS高于0.69。3、将所制得的CCMKGM应用于自配的重金属废水中，实验数据显示，最佳的吸附条件为：w=0.7g/L（w为单位体积投加CCMKGM的量）、pH=5、t=1.5h、温度为常温，对Cd²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺的去除率可达98.45%、98.76%、99.89%。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-22
  1.1 重金属废水的污染现状以及处理方法  9-14
    1.1.1 重金属废水污染现状及危害  9-11
    1.1.2 重金属废水处理方法  11-14
  1.2 重金属废水处理中絮凝剂的研究现况与进展  14-16
    1.2.1 无机絮凝剂  14
    1.2.2 有机高分子絮凝剂  14-16
    1.2.3 复合絮凝剂  16
    1.2.4 微生物絮凝剂  16
  1.3 魔芋葡甘聚糖 KGM 的化学改性研究现况及进展  16-19
    1.3.1 KGM 的脱乙酰基改性  16-17
    1.3.2 KGM 的交联改性  17
    1.3.3 KGM 的酯化改性  17-18
    1.3.4 KGM 的氧化改性  18
    1.3.5 KGM 的接枝共聚改性  18
    1.3.6 KGM 的醚化改性  18-19
    1.3.7 共混  19
  1.4 本课题的研究思路以及课题来源  19-20
  1.5 本课题的主要研究内容  20-22
    1.5.1 魔芋粉中魔芋葡甘聚糖 KGM 含量测定及原料选择  20-21
    1.5.2 交联羧甲基魔芋葡甘聚糖的制备及其工艺优化  21
    1.5.3 交联羧甲基魔芋葡甘聚糖对重金属离子的吸附性能研究  21
    1.5.4 交联羧甲基魔芋葡甘聚糖的结构表征  21-22
第2章魔芋粉中 KGM 的含量测定  22-31
  2.1 实验用原料与仪器设备  22-23
    2.1.1 实验原料与试剂  22
    2.1.2 实验仪器与设备  22-23
  2.2 实验方法  23-25
    2.2.1 DNS 法确定 KGM 的最大吸收峰  23
    2.2.2 KGM 提取液的制备  23
    2.2.3 KGM 水解液的制备  23-24
    2.2.4 葡萄糖标准曲线的制作  24
    2.2.5 KGM 含量的测定及计算  24
    2.2.6 KGM 的红外光谱分析方法  24-25
  2.3 结果与分析  25-29
    2.3.1 KGM 水解液的最大吸收峰测定  25-26
    2.3.2 最大吸收峰下葡萄糖标准曲线的绘制  26-28
    2.3.3 KGM 含量的计算  28
    2.3.4 KGM 的红外光谱分析结果  28-29
  2.4 结论  29-31
第3章 CCMKGM 的合成及工艺优化  31-39
  3.1 实验原料与仪器设备  31-32
    3.1.1 实验原料与试剂  31
    3.1.2 实验仪器与设备  31-32
  3.2 实验方法  32-33
    3.2.1 CCMKGM 的合成  32
    3.2.2 CCMKGM 的取代度测定  32-33
    3.2.3 CCMKGM 的红外光谱分析方法  33
  3.3 结果与分析  33-38
    3.3.1 NaOH 用量对 CCMKGM 取代度的影响  33-34
    3.3.2 MCA 用量对 CCMKGM 取代度的影响  34-35
    3.3.3 ECH 用量对 CCMKGM 取代度的影响  35-36
    3.3.4 乙酸钠用量对 CCMKGM 取代度的影响  36
    3.3.5 CCMKGM 的红外光谱分析结果  36-38
  3.4 结论  38-39
第4章 CCMKGM 对重金属离子的吸附、解吸性能研究及分析  39-47
  4.1 实验用原料与仪器设备  39-40
    4.1.1 实验原料与试剂  39
    4.1.2 实验仪器与设备  39-40
  4.2 实验方法  40-41
    4.2.1 CCMKGM 对废水中重金属离子的吸附  40
    4.2.2 去除率及吸附量的计算方法  40-41
    4.2.3 MCCMKGM 的红外光谱分析方法  41
  4.3 结果与分析  41-46
    4.3.1 各重金属离子的标准曲线绘制  41-42
    4.3.2 各因素对 CCMKGM 吸附性能的影响  42-44
    4.3.3 MCCMKGM 的红外光谱分析结果  44-46
  4.4 结论  46-47
第5章结论与建议  47-49
  5.1 结论  47
  5.2 创新点  47-48
  5.3 建议  48-49
参考文献  49-53
致谢  53

新型絮凝剂CCMKGM的制备及其在重金属废水处理中的应用

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