壳聚糖两种形态吸附重金属及其吸附后的比较研究环境工程毕业论文.doc

本科毕业论文题 目：壳聚糖两种形态吸附重金属及其吸附后的比较研究学 院：化学工程学院 专 业：环境工程 班 级: 1002051 学 号：100205116 学生姓名： 指导教师： 职称: 讲师 二零一四年 六月 三日 壳聚糖两种形态吸附重金属及其吸附后的比较研究 摘要 壳聚糖是一种天然高分子,分子中含有大量的氨基和羟基,对金属离子有很好的吸附能力通过交联改性的方法可以提高壳聚糖的物理、化学性质在本文中，主要研究了壳聚糖两种形态即壳聚糖微球和壳聚糖大球对重金属Pb(Ⅱ) 和Cu(Ⅱ) 的吸附性能，其中包含了该两种重金属一元体系的研究和混合体系的研究并在最后进行了壳聚糖两种形态吸附性能的比较在研究吸附的过程中，分别研究了pH，温度，动力学对吸附的影响吸附热力学研究的结果比较符合Langmuir模型，吸附动力学的研究结果可以很好的用二级模型来描述通过对重金属Pb(Ⅱ) 和Cu(Ⅱ) 混合体系的吸附研究发现壳聚糖在不同的pH条件下，表现出不同的吸附选择性。

壳聚糖两种形态的比较结果是壳聚糖微球的吸附性能要比壳聚糖大球好很多而且为了更好的研究吸附机理，本实验还做了红外谱图和XPS通过XPS的研究可以很清楚的看到壳聚糖在吸附重金属前后，峰的强度发生的变化，并证明壳聚糖确实吸附了该重金属关键字：壳聚糖；重金属；吸附机理A comparative study of two forms of chitosan and its adsorption of heavy metal adsorptionabstract Chitosan is one of the most abundant natural polymers, this biopolymer has useful functional groups such as hydroxyl and amine, so it can interact with metal ions. It is available to enhance physical and chemical property by cross-linked modification of chitosan. In this paper , the effects of the two forms of chitosan that chitosan microspheres and big ball which adsorption of heavy metal Pb (Ⅱ) and Cu (Ⅱ), which includes the study of the unitary system of two heavy metals hybrid systems and research and finally compared the two forms of chitosan adsorption properties. In the course of the adsorption were studied pH, temperature, influence on the adsorption kinetics. Comparison of the results of the adsorption thermodynamics of the Langmuir model andadsorption kinetics study results can be well described by two models. Through the study of the adsorption of heavy metals Pb (Ⅱ) and Cu (Ⅱ) found that chitosan hybrid system under different pH conditions, showing different adsorption selectivity. Comparison of the two forms is the result of chitosan adsorption properties of chitosan chitosan microspheres much better than the big ball. And in order to better study the adsorption mechanism, the experiment also made infrared spectra and XPS. You can clearly see the change before and after the adsorption of heavy metal chitosan, the intensity peaks occur through research XPS and prove chitosan does the heavy metal adsorption.Keyword：chitosan; heavy metal; adsorption mechanism 目录1.绪论 11.1重金属废水的污染现状及危害 11.2 重金属处理方法 21.2.1化学沉淀法 21.2.2 物理处理法 31.2.3生物处理法 51.3天然高分子材料壳聚糖做吸附剂的优点 62. 实验材料方法 72.1 实验材料 72.1.1 药品 72.1.2 仪器及设备 72.1.3 壳聚糖大球的制备 72.1.4 壳聚糖微球的制备 72.2 壳聚糖吸附剂表征 82.2.1 样品照片 82.2.2 红外谱图 92.2.3 XPS 92.3吸附实验方法 112.3.1 pH值影响 122.3.2吸附等温研究 122.3.3吸附动力学研究 122.4 Pb和Cu混合溶液的吸附实验 132.4.1 pH壳聚糖吸附Pb和Cu混合溶液的影响 132.4.2吸附等温实验 132.4.3吸附动力学实验 133． Pb和Cu单独体系的吸附研究实验结果与讨论 143.1 壳聚糖微球 143.1.1 pH值影响 143.1.2 吸附等温研究 153.1.3吸附动力学研究 183.2 壳聚糖大球 213.2.1 pH值影响 213.2.2 吸附等温研究 223.2.3吸附动力学研究 254. Pb和Cu共存混合体系实验结果讨论 284.1壳聚糖微球 284.1.1 pH影响 284.1.2 吸附等温研究 294.1.3动力学研究 304.2壳聚糖大球 314.2.1 pH影响 314.2.2 吸附等温研究 335. 结论 34致谢 35参考文献 36 1.绪论1.1重金属废水的污染现状及危害 随着全球工业化和社会经济的不断发展，在人类竭力利用地球环境资源的同时，也使得我们的生存环境变得越来越严酷，环境问题已经成为摆在全世界面前的一个不容忽视的难题。

保护好我们的生存环境，人类才能够与我们赖以生存的地球和平友好地共处下去重金属离子废水的排放是造成环境污染，特别是水污染的一个主要来源，具有致癌、致残、致畸等危害的重金属（离子）废水，对人类已经产生了很大的危害[1] 重金属废水是指含有重金属离子的废水，产生重金属废水的行业有金属矿山、有色冶炼、钢铁、电解、电镀、石油化工、制革、农药、油漆、医药、颜料、照相、线路板、航空器材等有毒重金属离子主要有铜、镉、锌、汞、铬、铅、钴、砷、镍等[2] 重金属污染是危害最大的水污染问题之一我国水体重金属污染问题十分突出，江河湖库底质的污染率高达80.1%2003 年黄河，淮河，松花江，辽河等十大流域的流域片重金属超标断面的污染程度均为超Ⅴ类2004 年太湖底泥中总铜，总铅，总镉含量均处于轻度污染水平黄浦江干流表层沉积物中Cd 超背景值2 倍，Pb 超1 倍，Hg 含量明显增加；苏州河中Pb 全部超标，Cd 为75%超标，Hg 为62.5%超标城市河流有35.11%的河段出现总汞超过地表水Ⅲ类水体标准，18.46%的河段面总镉超过Ⅲ类水体标准，25%的河段有总铅的超标样本出现葫芦岛市乌金塘水库钼污染问题严重，钼浓度最高超标准值13.7 倍。

由长江，珠江，黄河等河流携带入海的重金属污染物总量约为3.4 万吨，对海洋水体的污染危害巨大全国近岸海域海水采样品中铅的超标率达62.9%，最大值超一类海水标准49.0倍；铜的超标率为25.9%，汞和镉的含量也有超标现象大连湾60%测站沉积物的镉含量超标，锦州湾部分测站排污口邻近海域沉积物锌，镉，铅的含量超过第三类海洋沉积物质量标准国外同样存在水体重金属污染问题，如波兰由采矿和冶炼废物导致约50%的地表水达不到水质三级标准 可见，水体重金属污染已成为全球性的环境污染问题，并且严重影响着儿童和成人的身体健康乃至生命，如人体若摄取了过多的钼元素会导致痛风样综合症，关节痛及畸形，肾脏受损，并有生长发育迟缓，动脉硬化，结蒂组织变性等病症当前，儿童铅中毒，重金属致胎儿畸形[3-8]，砷中毒等事件也屡有发生，使重金属污染成为关系到人类健康和生命的重大环境问题 我国是一个水资源相对短缺的国家，可饮用水的人均占有量不到世界平均的1/3，而且每年都有越来越多的饮用水被重金属离子所污染，虽然每年都在加大力度治理，但是由于治理方法与技术比较落后，效果还不是十分明显，还有很多地区的饮用水严重不足，而工业所排放的废水不仅污染了环境，还污染了地下饮用水，使得饮用水问题更加严峻，而这些问题归根到底是由于水处理材料的落后。

发展我国的水处理技术、研究新型高效的水处理材料对提高我国人民群众的饮用水质量，促进无果经济的可持续发展具有很大的推动作用，是摆在水处理工作者面前的一大课题1.2 重金属处理方法1.2.1化学沉淀法 沉淀法是通过化学反应使重金属离子变成不溶性物质而沉淀分离出来【9】【10】A．中和沉淀法 在含有重金属的废水中加碱后进行中和反应 ,使重金属生成难溶于水的氢氧化物进一步分离此方法操作简单方便 ,但只是将污染物转移 ,易造成二次污染Kim D S进行了研究 ,实验证明 ,在操作中要注意以下几个问题: (1)中和沉淀后 ,废水中若pH值高 ,需要中和处理后才能排放; (2)废水中如有多种重金属共存 ,当废水中含有 Zn、Al 等两性金属时pH偏高 ,可能有再溶解倾向 ,如 Al 可能有偏铝酸生成; (3)废水中有些阴离子,如硫氢根、卤素、氰根、腐殖质等,有可能与重金属形成络合物 ,所以在中和之前需经过预处理; (4)有些颗粒小,不容易沉淀 ,需加入絮凝剂辅助沉淀生成; (5)对于低浓度的重金属处理效果不理想B．硫化物沉淀法 向废水中加入硫化物,使重金属离子生成硫化物沉淀析出(M2 ++ S→MS↓,M2 +为金属离子),相比于氢氧化物法(M2 ++ 2OH →M(OH)2·nH2O)可大幅度减少矿泥的产生 ,还可以用干法冶炼回收有价物。

常用的硫化剂有 Na2S、NaHS、H2S 等与中和沉淀法相比,重金属硫化物的溶解度低于氢氧化物,沉渣含水量低,不易返溶而造成污染,但硫化剂自身有毒,价格贵,硫化物沉淀物的颗粒小 ,易形成胶体若硫化剂过量。