交聯(lián)氨基魔芋葡甘聚糖的制備及對Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的吸附研究.pdf

1、天然多糖大分子具有大量的活性基團（如-OH、-NH2等），并且來源豐富，安全無毒，可生物降解，自身或者通過改性可以制備具有一定吸附量的吸附劑。魔芋葡甘聚糖(KGM)是同淀粉、纖維素、殼聚糖類似的天然多糖大分子，由于其自身的特性，在食品、化工等領(lǐng)域已經(jīng)有較廣泛的應用，是一種具有環(huán)保效應的天然材料。
　　 本文對魔芋葡甘聚糖進行交聯(lián)、醚化和胺化改性，制備了重金屬吸附劑--ACKGM，利用紅外光譜、掃描電鏡、X-衍射儀表征了各個產(chǎn)物的

2、結(jié)構(gòu)和表面形貌等性質(zhì)，探討了ACKGM對Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的吸附行為。
　　 (1)探討了交聯(lián)、醚化、胺化反應的條件。交聯(lián)魔芋葡甘聚糖(CKGM)的制備條件：溶劑異丙醇的濃度為15％,NaOH與KGM的摩爾比為1:2，環(huán)氧氯丙烷與KGM的摩爾比為1:1，反應溫度50℃，反應時間為6h，制備了沉降積為53.5的CKGM；3-氯-2-羥基丙基交聯(lián)魔芋葡甘聚糖醚(CHKGM)的制備條件：CKGM的含水率為11～13％，

3、催化劑HClO4與CKGM的摩爾比為0.03:1,80℃，反應8h，制備了Cl含量為0.0503、Cl的取代度(DSCl)為0.2642的CHKGM；當胺化劑中的(-NH2)與CHKGM的摩爾比為4:1,60℃，反應時間為4h，分別以乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺為胺化劑制備了三種交聯(lián)氨基魔芋葡甘聚糖EACKGM、DACKGM和TACKGM，它們的氮取代度(DSN)分別為0.0522、0.07695、0.1228。
　　 (2)

4、將EACKGM、DACKGM和TACKGM應用于對Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)吸附研究，其吸附能力順序為：TACKGM＞DACKGM＞EACKGM。討論了溶液的pH值、TACKGM用量、離子初始濃度、振蕩時間、溫度等因素對TACKGM的吸附性能的影響。30℃時TACKGM對Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的飽和吸附量分別為18.38mg-g-1、5.173mg·g-1、21.51mg·g-1。
　　 (3)研究了TACK

5、GM吸附Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的熱力學和動力學行為，為其開發(fā)與應用提供理論依據(jù)。TACKGM對Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的等溫吸附過程可以用Langmuir模型描述，TACKGM對Cr(Ⅵ)的等溫吸附過程既可以用Langmuir模型描述也可以用Freundlish模型描述。通過對等溫吸附數(shù)據(jù)的擬合，得到相應的熱力學參數(shù)，TACKGM對Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的吸附過程是一個自發(fā)的、吸熱的、熵增加的過程，而對Cr(Ⅵ)的吸附過程是一

6、個自發(fā)的、放熱的、熵減小的過程；吸附動力學研究表明，與偽一級動力學模型相比，偽二級動力學模型更適合描述TACKGM對各種離子的吸附過程。用偽二級動力學模型擬合所得到的平衡吸附量與實驗所測得的吸附量相吻合。
　　 (4)對吸附了Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的TACKGM用1％的鹽酸進行解析再生，實驗表明TACKGM再生利用率高，解析3次后，吸附量可以達到第1次吸附吸附量的80％；用1％的NaOH,1％鹽酸，3％氨水均難以解析吸附Cr(Ⅵ

7、)的吸附劑，解析率均小于5％，解析效果很差。
　　 (5)結(jié)合紅外圖譜，吸附熱力學和吸附動力學，推測TACKGM吸附Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的吸附機理為：TACKGM對Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的吸附較符合單分子層吸附，吸附中存在化學吸附、粒間擴散；TACKGM對Cr(Ⅵ)的吸附主要是電荷間的引力作用，同時存在粒間擴散；綜合起來TACKGM吸附Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的吸附是物理、化學吸附共同作用的結(jié)果。