端氨基超支化聚酰胺改性膠原纖維對Cr (Ⅵ)吸附性能研究.pdf

1、Cr(Ⅵ)是工業(yè)廢水排放中嚴(yán)格控制的污染物之一。本文首先研究了膠原纖維(CF)作為吸附材料去除水中Cr(Ⅵ)，研究了CF吸附溶液中Cr(Ⅵ)時溶液的pH、溫度和初始濃度，吸附材料用量對CF吸附性能的影響。結(jié)果顯示:CF對溶液中Cr(Ⅵ)的去除率隨溶液的pH降低而升高，在pH為2.0時去除率達(dá)到最大;隨吸附材料用量增大而增大;隨含Cr(Ⅵ)溶液初始濃度的增加而減小。CF對Cr(Ⅵ)的吸附容量隨吸附材料用量增加而減小;隨含Cr(Ⅵ)溶液初始

2、濃度增加而增加，最后趨于穩(wěn)定。吸附平衡時間為6h，最佳吸附溫度為40℃。測定了吸附等溫線和吸附動力學(xué)曲線，研究結(jié)果表明:Freundlich等溫吸附模型能更好的描述CF對Cr(Ⅵ)的吸附。吸附動力學(xué)符合Lagrange偽二級吸附速率方程。采用傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)和掃描電鏡-能量散射譜(SEM-EDS)等現(xiàn)代分析儀器對CF及吸附Cr(Ⅵ)后的CF進(jìn)行分析表征。分析結(jié)果表明:CF表面含有大量的氨基，羧基及羥基等活性官能團(tuán)。CF對

3、Cr(Ⅵ)的吸附過程存在鉻酸根陰離子與質(zhì)子化氨基之間的靜電吸附和離子交換過程。
　　 其次，以二亞乙基三胺(DETA)和丙烯酸甲酯(MA)為原料合成的端氨基超支化聚酰胺(HBPN)含有大量活性端氨基和酰胺鍵。采用戊二醛作為交聯(lián)劑將HBPN負(fù)載于CF上合成了一種新型的端氨基超支化聚酰胺改性膠原纖維吸附材料(CF-HBPN)。以CF-HBPN的氨基含量為指標(biāo)，考察了不同反應(yīng)條件對產(chǎn)物氨基含量的影響。采用FT-IR，示差掃描量熱法-熱

4、重分析儀(DSC-TGA)，SEM-EDS等現(xiàn)代分析儀器對產(chǎn)物進(jìn)行檢測與表征。實驗結(jié)果表明制備CF-HBPN的最佳反應(yīng)條件為n(-NH2/CF)∶n(-NH2/HBPN)=1∶0.7，交聯(lián)劑用量為0.533mL/gCF，反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時間為5h，CF-HBPN的氨基含量較CF提高3.27倍，吸附Cr(Ⅵ)的能力較CF提高了3.09倍。
　　 進(jìn)一步研究了CF-HBPN作為吸附材料處理含Cr(Ⅵ)溶液時溶液的pH，吸附材料

5、用量和Cr(Ⅵ)初始濃度等對去除效率的影響。采用FT-IR，X射線光電子能譜儀(XPS)，SEM-EDS等分析檢測方法對吸附Cr(Ⅵ)前后CF-HBPN的表面形貌，組織結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析表征，探索吸附機(jī)理。研究結(jié)果表明:CF-HBPN對Cr(Ⅵ)的去除率隨溶液pH降低而升高，在pH為3.0時，去除率達(dá)到最大。去除率隨吸附材料用量的增加而增大，隨Cr(Ⅵ)初始濃度增加而減小。CF-HBPN對Cr(Ⅵ)的吸附容量隨吸附材料用量增加而減小，隨Cr

6、(Ⅵ)初始濃度增加而增加，最后趨于穩(wěn)定。30℃時，0.4g·L-1的CF-HBPN對初始濃度為50mg·L-1的含Cr(Ⅵ)溶液的去除率為99.57％，最大吸附容量為38.94mg·g-1。0.18mg·L-1的NaOH溶液對吸附Cr(Ⅵ)后的CF-HBPN解吸效果最好。共存離子會降低CF-HBPN對Cr(Ⅵ)的吸附性能，但影響較小。采用SEM-EDS和XPS等現(xiàn)代分析儀器對CF-HBPN及吸附Cr(Ⅵ)后的CF-HBPN進(jìn)行分析表征。

7、SEM-EDS分析結(jié)果表明CF-HBPN表面較粗糙，是一種具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的吸附材料，吸附過程存在離子交換過程。XPS分析結(jié)果表明Cr(Ⅵ)主要吸附在CF-HBPN表面，鉻酸根陰離子與質(zhì)子化氨基之間的靜電作用為主要吸附作用。CF-HBPN對Cr(Ⅵ)的吸附主要表現(xiàn)為電中和作用和HBPN三維立體結(jié)構(gòu)的物理吸附作用。
　　 最后，研究了CF-HBPN吸附Cr(Ⅵ)的動力學(xué)及熱力學(xué)。研究結(jié)果表明:CF-HBPN對Cr(Ⅵ)的吸附過程符