硅藻土负载壳聚糖吸附甲基橙性能的研究

绵阳师范学院本科生毕业论文题 目 硅藻土负载壳聚糖的制备及其对甲基橙染料 吸附性能的研究 专 业 化 学 院 部 化学与化学工程学院 学 号 1010010140 姓 名 宋 雪 指 导 教 师 李辉容 教授 答 辩 时 间 二 一四年五月 论文工作时间：2013 年 12 月 至 2014 年 5 月论文题目来源：国家自然科学基金项目编号：四川省自然科学研究项目编号： 校级自然科学研究项目编号： 宋雪 绵阳师范学院 2014 届本科毕业论文 硅藻土负载壳聚糖的制备及其对甲基橙染料吸附性能的研究学 生 宋 雪指导教师 李辉容摘 要：硅藻土因良好的理化特性和丰富的储量而备受科研人员的关注。通过对硅藻土的提纯、改性等方面的研究，使硅藻土近年来广泛应用于环境、化工、染料、石油等领域。为探索用于处理甲基橙染料废水的新型复合吸附剂的合成和效果。采用硅藻土负载壳聚糖的改性方法，制备硅藻土-壳聚糖复合材料。研究吸附时间、壳聚糖负载量、染料初始浓度、染料 PH、温度因素对复合材料吸附甲基橙染料效果的影响。结果表明：吸附时间为 20min、壳聚糖负载量为 0.5g/5g、染料初始浓度为10/mg/L、染料 PH 值为 4、温度为 30时，复合吸附剂对甲基橙吸效果明显优于原土，对甲基橙的去除率可达 93.17%。在本实验条件下，复合吸附剂对甲基橙染料的吸附模式符合 Langmuir 和Freundlich 等温方程，吸附反应为放热反应。关键词：硅藻土；壳聚糖；甲基橙；染料；吸附；分光光度法Preparation of Chitosan and its diatomite load the adsorption of methyl orange宋雪 绵阳师范学院 2014 届本科毕业论文 Undergraduate Song XueSupervisor Li HuirongAbstract：Diatomite due to good physical and chemical characteristics and rich reserves have attracted much attention of researchers. Through the study of diatomite purification, modification, etc., are widely used in recent years to make diatomite environment, chemicals, dyes, oil and other fields. To explore the effect of the new complex for the synthesis and processing of methyl orange dye wastewater adsorbent. Methods chitosan modified diatomite load, preparation diatomite - chitosan composite materials. Adsorption time, chitosan loading, the initial concentration of the dye, the dye PH, temperature factors of methyl orange dye adsorption effects on composite materials. The results show that: the adsorption time is 20min, chitosan loading was 0.5g/5g, initial dye concentration 10/mg/L, dye PH value is 4, the temperature is 30 , the composite adsorbent suction effect of methyl orange much better than the original soil, the removal rate of methyl orange 93.17%. Under the experimental conditions, the composite adsorbent for methyl orange dye adsorption mode Langmuir and Freundlich isotherm adsorption reaction is exothermic. Keywords：Diatomaceous earth; Chitosan; Methy lorange; Dyes; Adsorption; Spectrophotometry宋雪 绵阳师范学院 2014 届本科毕业论文 目 录前言 .11 吸附剂和甲基橙的研究现状 .11.1 硅藻土简介 .11.2 壳聚糖简介 .21.3 甲基橙简介 .31.4 研究背景、意义和主要内容 .41.4.1 研究背景 .41.4.2 研究意义 .41.4.3 研究主要内容 .41.4.4 创新点 .41.5 等温吸附模型 .51.5.1 Langmuir 等温式 .61.5.2 Freundlich 等温式 .61.6 实验原理 .71.6.1 722 可见分光光度计的测量原理 .71.6.2 硅藻土处理染料的原理 .72 实验部分 .82.1 实验仪器 .82.2 实验试剂 .9宋雪 绵阳师范学院 2014 届本科毕业论文 2.3 实验内容 .102.3.1 硅藻土负载壳聚糖的制备 .102.3.2 甲基橙溶液的配制 .102.3.3 最大吸收波长的选取和工作曲线的绘制 .112.3.4 硅藻土负载壳聚糖吸附性能的研究 .122.3.4.1 吸附时间的影响 .122.3.4.2 壳聚糖负载量的影响 .162.3.4.3 初始浓度的影响 .162.3.4.4 PH 的影响 .122.3.4.5 温度的影响 .122.3.5 正交实验 .122.3.6 等温吸附 .122.3.7 材料的表征 .123 数据处理 .193.1 材料表征 .193.2 比表面积 .193.3 工作曲线和甲基橙全谱的绘制 .193.4 硅藻土负载壳聚糖吸附性能的研究 .193.4.1 时间的影响 .123.4.2 壳聚糖负载量的影响 .123.4.3 初始浓度的影响 .123.4.4 PH 的影响 .12宋雪 绵阳师范学院 2014 届本科毕业论文 3.4.5 温度的影响 .123.5 正交实验 .203.6 等温吸附 .20结论 .23参考文献 .24致 谢 .27绵阳师范学院1百手起驾 整理为您前言1 吸附剂和甲基橙的研究现状1.1 硅藻土简介硅藻土是由单细胞水生植物硅藻的遗骸经长期沉积堆集后所形成的矿产资源。硅藻土的主要成分为无定形二氧化硅（SiO2），矿物学上属于 A 型蛋白石 1。在显微镜下观察，硅藻土呈形态各异的各种藻类状，单个藻体大小从几微米到几十微米不等。硅藻土的化学成分主要是 SiO2，并含有少量的 CaO、MgO、K2O、Na2O、Al2O3、Fe2O3、P2O5 和有机质。硅藻土的颜色为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等。硅藻土中的硅藻具有许多不同的形状，如筒状、羽状、圆盘状、针状等。熔点 16501750 ，化学稳定性高，除溶于氢氟酸以外，不溶于任何强酸，但能溶于强碱溶液中。图 1-1 硅藻土的结构硅藻土具有多孔结构、密度低、比表面积大、吸附性能强、悬浮性能好、物化性能稳定、耐磨、耐酸、无毒、无味、无污染、来源广、廉价、储量大、隔音隔热等特性，是理想的吸附剂 2。因而被广泛应用于以下几个方面：作为保温材料，硅藻土用于热处理炉、干燥器锅炉、蒸馏器的保温材料以及轻质保温板、保温砖、保温管等；绵阳师范学院2百手起驾 整理为您作为功能性填料，加入添加颜料的薄膜中可以起到消光的作用；作为助滤剂，应用在啤酒、制药等行业中，是著名的啤酒助滤剂；作为建筑材料中的优选轻质材料和防水防渗的原料； 作为化学工业催化剂载体，如在制造硫酸中作钒催化剂，精炼石油中能加强石油的氢化作用等；作为汽车的抛光剂，如高纯的硅藻土细粉加到银抛光粉中等。硅藻土因良好的理化性质，硅藻土及其制品被广泛用于各个领域。工业上广泛用作污水处理剂、催化剂载体、功能性填料、有害有毒、危险液体的地面吸附剂；固液分离过程中的助滤剂和工业窑炉的隔热保温材料；医药、电器、食品、仪表和服装的环保型干燥剂等 3。可见，生活中的衣、食、住、行无不有它的身影。中国硅藻土资源丰富，储量位居世界前列。由于硅藻土具有良好的理化性能，特别是在环境污染治理领域，已被广泛用于处理含油废水、重金属废水及染料废水等 4。其操作方法简便、成本低、无二次污染、吸附剂可再生 7等优点，故具有良好的应用和广阔的发展前景。但是天然硅藻土对染料废水的吸附容量较小 5，所以常常要通过改性、提纯来增强硅藻土的吸附性能。本研究对硅藻土进行改性，并制备硅藻土负载壳聚糖复合吸附剂及其对甲基橙染料吸附性能进行研究。并探究吸附时间、壳聚糖负载量、染料初始浓度、染料 PH、温度等因素对吸附性能的影响。1.2 壳聚糖简介壳聚糖(chitosan)，分子式为(C6H11NO4)N。化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D 葡萄糖 6。中文别名,壳多糖、溶性甲壳素、可溶性甲壳质、壳糖胺、甲壳胺、脱乙酰甲壳素、脱乙酰甲壳质、 、甲壳糖、氨基多糖、甲壳多聚糖、几丁聚糖等。壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的。自 1859 年，法国人 Rouget 首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业绵阳师范学院3百手起驾 整理为您广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展 7。针对患者，壳聚糖降血脂、降血糖的作用已有研究报告。纯壳聚糖都是一种白色或灰白色半透明的片状或粉状固体，无味、无臭、无毒性，纯壳聚糖略带珍珠光泽。图 1-2 壳聚糖的结构在特定的条件下，壳聚糖能发生水解、烷基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反应 8。可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍生物，从而扩大了壳聚糖的应用范围。壳聚糖的主要功能有免疫活性、抑菌活性、抗肿瘤活性、增强抗肿瘤药物作用、对胆固醇代谢调节作用。壳聚糖因具有一些独特的物化性质及生理功能，在农业、医药、食品、化妆品、环保诸方面具有广阔的应用前景。一、在工业上的应用价值 金属离子的螯合、壳聚糖的混凝