基本信息
- 项目名称：
- 壳聚糖模板的制备及对有害金属的吸附研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 为解决污水中有害金属的去除问题，制备了壳聚糖的多种金属离子模板。研究目标吸附剂对有害金属的静态/竞争吸附，分析了吸附机理。实验表明目标产物应用于实际废水可行。与传统处理重金属废水相比效率更高、耗能更低，克服了壳聚糖吸附剂处理重金属废水的不可重复使用的弊端，并无二次污染，具有广泛的应用前景。
- 详细介绍：
- 为解决污水中有害金属的去除问题，制备了壳聚糖的多种金属离子模板：分别为壳聚糖香草醛希夫碱CTSV、壳聚糖水杨醛希夫碱CTSS；交联后，用Ni2+、Cr(Ⅵ)、Cd2+分别制备6种金属离子模板，研究目标吸附剂对有害金属的静态/竞争吸附。静态吸附结果表明：在实验条件下的吸附率Cr(Ⅵ) 组 〉Cd2+组 〉Ni2+组；且最大吸附量均可达到93.85mg/g以上。竞争吸附结果表明：Cr(Ⅵ)组对Cr(Ⅵ)和Cd2+突显优势。模板吸附剂可吸附相应重金属离子，并可反复使用。文章通过目标吸附剂吸附前后的红外光谱及电镜比较，分析了吸附机理。实验表明目标产物应用于实际废水可行。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 撰写的目的：壳聚糖是来源广的无毒害高分子聚合物，分子单体中的胺基、羧基等易和金属离子结合，因此可作为水处理剂去除废水中的铜、镉，汞、等重金属离子。基本思路:课题针对超标50-500倍的有害金属离子Cr(Ⅵ)、Cd2+、Ni2+的处理，通过壳聚糖不同的希夫碱及其交联物制备金属离子模板；比较目标产物对有害金属离子Cr(Ⅵ)、Cd2+、Ni2+的吸附性能，对水体有害金属离子的无害化处理作了研究。
科学性、先进性及独特之处
- 独特之处：所用材料是废弃物所制备的，取大连的海产品下游废弃物虾壳蟹壳，经一定反应制备成壳聚糖。再以壳聚糖为原料制备有害金属吸附剂。科学性：用壳聚糖制备了壳聚糖香草醛希夫碱CTSV、壳聚糖水杨醛希夫碱CTSS；交联后；进一步用Ni2+、Cr(Ⅵ)、Cd2+制备6种金属离子模板。先进性：制备的8种吸附剂对有害金属的静态及竞争吸附结果表明，系列产物克服了传统处理重金属废水处理效率低和耗能高的弊端。
应用价值和现实意义
- 壳聚糖具有良好的成膜、絮凝、吸附、螯合等特性，在各类水处理和污泥处理中显示出其优越性，随壳聚糖改性的不断深人，探索其在水处理中的应用技术、开发水处理或污泥处理的絮凝剂系列产品，应用前景更为广阔。本课题组制备的壳聚糖交联产物的金属离子模板对Ni2+、Cr(Ⅵ)、Cd2+的吸附效果更好，此方法对比传统吸附剂在吸附法处理重金属废水方面具有能耗低、吸附量好、吸附剂可回用。有实际应用价值和现实意义。
学术论文摘要
- 为解决污水中有害金属的去除问题，制备了壳聚糖的多种金属离子模板：分别为壳聚糖香草醛希夫碱CTSV、壳聚糖水杨醛希夫碱CTSS；交联后，用Ni2+、Cr(Ⅵ)、Cd2+分别制备6种金属离子模板，研究目标吸附剂对有害金属的静态/竞争吸附。静态吸附结果表明：在实验条件下的吸附率Cr(Ⅵ) 组 〉Cd2+组 〉Ni2+组；且最大吸附量均可达到93.85mg/g以上。竞争吸附结果表明：Cr(Ⅵ)组对Cr(Ⅵ)和Cd2+突显优势。模板吸附剂可吸附相应重金属离子，并可反复使用。文章通过目标吸附剂吸附前后的红外光谱及电镜比较，分析了吸附机理。实验表明目标产物应用于实际废水可行。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1、陈夕.壳聚糖在水处理中的应用研究进展[J].贵州化工，2010，35（4）：33-35. 2、张艳雅.壳聚糖复合物的合成及其对Cu2+、Pb2+的吸附研究[D].中国海洋大学研究生论文.2006. 3、易英.壳聚糖衍生物的合成及其性能的研究.武汉大学博士生论文[D].2005.
同类课题研究水平概述
- 随着现代工业的迅速发展，众多行业产生了大量含有有毒金属的废水，治理有毒金属废水是当今环保工作面临的突出问题。 目前环境工作者将壳聚糖及其修饰物用于重金属离子的处理，并取得一定成果。张廷安等研究了用脱乙酰基壳聚糖为絮凝剂，在电解质Na2SO4的作用下絮凝除镉的方法，考察了酸度、离子浓度、壳聚糖用量对去除率的影响。叶彩华研究了壳聚糖对废水中As的吸附特性，考察了壳聚糖溶液加入量、吸附时间及体系pH等条件对去除率的影响。韩德艳等以壳聚糖包埋碳包铁，环氧氯丙烷作交联剂，制备交联壳聚糖磁性微球，研究了产物对Cu2+的吸附量。但均存在吸附剂的专一性差和不能重复使用等问题。 本课题组以海产品下游废弃物生产的壳聚糖为原料，利用其分子单体中的胺基、羟基等极易成为配位原子，对过渡金属有良好的鳌合作用，可与废水中的铜、镉，汞、锌、铅等重金属离子形成配合物的机理，制备了无毒无害的金属离子吸附剂：壳聚糖香草醛希夫碱CTSV、壳聚糖水杨醛希夫碱CTSS；交联壳聚糖香草醛、交联壳聚糖水杨醛；进一步用Ni2+、Cr(Ⅵ)、Cd2+分别与交联壳聚糖香草醛/水杨醛制成6种金属离子模板。 研究了8种目标吸附剂对有害金属的静态吸附及竞争吸附，系列产物目标吸附剂对有害金属的静态吸附及竞争吸附结果表明，所制备的吸附剂吸附率最多能达到98.43%。与传统处理重金属废水相比效率更高、耗能更低，克服了壳聚糖吸附剂处理重金属废水的不可重复使用的弊端，并无二次污染，具有广泛的应用前景。
