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文檔簡介
1、Cu2+廣泛存在于電鍍廠、線路板廠、印染廠等工業(yè)的廢水中,對農(nóng)作物污染嚴重。Cu2+是重金屬離子,能使蛋白質變性失去活性,人一旦過量攝取,會發(fā)生惡心、嘔吐、急性溶血等中毒現(xiàn)象,因此凈化工業(yè)廢水中的Cu2+勢在必行。常用的除去的方法有化學沉淀法、離子交換法、電解法、重金屬螯合劑法等,但是成本較高。而生物吸附材料成本低、效果好,近年來受到廣泛關注。在我國,羽毛作為一種廉價的自然資源,多數(shù)作為廢棄物。已經(jīng)有研究發(fā)現(xiàn)羽毛中的角蛋白具有高活性基團
2、、形態(tài)復雜等特點,對Cu2+有較好的吸附作用,但是吸附機理尚不明確。因此,研究羽毛過濾材料對Cu2+的吸附機理,為羽毛在凈化含Cu2+廢水的應用上奠定理論基礎,對節(jié)約資源、環(huán)境保護意義重大。
本課題主要采用光譜法研究羽毛對CuSO4溶液中Cu2+的吸附機理。首先采用測量吸光度的方法測得羽毛纖維對Cu2+的吸附量,用電子順磁共振、紅外光譜、廣角X衍射分析吸附前后羽毛纖維內(nèi)部結構的變化。然后用酸、堿、超聲波分別對羽毛改性,設法
3、提高羽毛的吸附性能。接著用紅外光譜和廣角X衍射分析改性引起的羽毛結構變化,進一步推斷Cu2+的吸附機理。再通過吸附-解吸附的反復實驗,檢驗羽毛用于Cu2+吸附的可循環(huán)利用性。結果發(fā)現(xiàn)未改性羽毛纖維有一定的吸附Cu2+的能力但是不高。Cu(Ⅱ)在羽毛纖維中主要有3種配位結構,其中一種以S原子為主,成共價鍵配位;另兩種以N原子為主,共價鍵和離子鍵共存。β折疊結晶結構上的胱氨酸可能與Cu(Ⅱ)形成了配位結構。吸附Cu2+后,羽毛蛋白中出現(xiàn)了更
4、多的α螺旋構型,而β折疊構型相對減少。對于改性1小時的羽毛,NaOH改性羽毛的吸附性能最佳,1小時的改性使β折疊結晶結構和α螺旋結晶結構都被破壞,共同發(fā)生吸附作用。NaOH改性時間延長到一定程度時,主要發(fā)生β折疊結晶結構向α螺旋結晶結構的轉化作用,α螺旋結晶結構的吸附能力可能超過β折疊結晶結構。反復的吸附-解吸附使吸附點增多,吸附能力提高。
在實際應用中,由于羽毛纖維易飄散,因此一般制成非織造羽毛氈后再使用,本課題將羽毛和
5、ES纖維制作成羽毛氈,用堿改性,比較不同ES纖維含量的氈吸附Cu2+的能力。由于印刷電路板的廢水中,Cr(Ⅵ)和Cu2+為主要污染物,因此本課題還探討羽毛氈對Cu2+的吸附能力與初始溶液中添加的Cr的含量的關系。結果表明只要羽毛纖維的含量相同,ES纖維所占比例對NaOH改性羽毛氈的吸附性能影響不大。未改性羽毛氈的Cu2+吸附量明顯小于改性羽毛氈的。羽毛氈的吸附性能與羽毛纖維原料差別不大。隨著初始CuSO4溶液中Cr的加入量增多,NaOH
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