壳聚糖黄原酸盐对cu2+的吸附性能研究
如何去除污水中的铜
如何去除污水中的铜目前，对于含铜电镀废水的处理主要采用化学法、离子交换法、膜分离法、吸附法、生物法等，这些方法也是处理其它重金属废水常用的方法, 本文主要介绍在含铜电镀废水中的具体应用。
１化学法处理含铜电镀废水１．１中和沉淀法目前国内常采用化学中和法、混凝沉淀法处理含铜综合电镀废水，在对废水中的酸、碱进行中和的同时, 铜离子形成氢氧化铜沉淀，然后再经固液分离装置去除沉淀物。
单一含铜废水在ｐＨ值为６．９２时，就能使铜离子沉淀去除而达标, 一般电镀废水中的铜与铁共存时, 控制ｐＨ值在８~９，也能使其达到排放标准.然而对既含铜又含其它重金属及络合物的混合电镀废水，铜的去除效果不好，往往达不到排放标准，主要是因为此方法的处理实质是调节废水ｐＨ值,而各种金属最佳沉淀的ｐＨ值不同，使得去除效果不好; 再者如果废水中含有氰、铵等络合离子，与铜离子形成络合物, 铜离子不易离解，使得铜离子不能达标排放.特别是对含有氰的含铜混合废水经处理后，铜离子的浓度和ＣＮ－的浓度几乎成正比，只要废水中的ＣＮ－存在，出水中的铜离子浓度就不会达标［１］。
这就使得利用中和沉淀法处理含铜混合废水的出水效果不好，特别是对于铜的去除效果不佳。
１．２硫化物沉淀法硫化物沉淀法处理重金属废水具有很大的优势，可以解决一些弱络合态重金属不达标的问题，硫化铜的溶解度比氢氧化铜的溶解度低得多，而且反应的ｐＨ值范围较宽，硫化物还能沉淀部分铜离子络合物，所以不需要分流处理［２］。
然而，由于硫化物沉淀细小, 不易沉降，限制了它的应用, 另外氰根离子的存在影响硫化物的沉淀，会溶解部分硫化物沉淀。
沉淀法处理电镀废水应用最为广泛，除了以上两种常见的方法之外，很多研究者把研究的重点放到了重金属沉淀剂的开发上。
用淀粉黄原酸酯（ＩＳＸ）处理含铜电镀废水，铜脱除率大于９９％。
ＹｉｊｉｕＬｉ等利用二乙基氨基二硫代甲酸钠(ＤＤＴＣ）作为重金属捕获剂, 当ＤＤＴＣ与铜的质量比为０．８~１．２时, 铜的去除率可以达到９９．６％［３］，该捕获剂已经工业应用。
壳聚糖对铜离子的吸附作用
壳聚糖对铜离子的吸附作用壳聚糖是一种天然的高分子多糖，可以被提取自甲壳类动物的外壳或其它海洋生物，具有广泛的应用前景，如生物医药领域中作为药物载体、组织修复材料和人工骨骼。
此外，壳聚糖还具有良好的吸附性能，特别是对于有害金属离子的吸附，其中铜离子也是它的良好吸附对象之一。
一、壳聚糖的化学结构和吸附机理1. 壳聚糖的化学结构壳聚糖是一种由N-乙酰葡萄糖胺（GlcNAc）和D-葡萄糖（Glc）交替连接而成的共轭多糖，它具有β-1,4-葡聚糖骨架，其中每个GlcNAc都带有一个氨基和一个乙酰氨基，而每个Glc都带有三个羟基。
它的化学式为（C8H13NO5）n。
2. 壳聚糖的吸附机理壳聚糖对铜离子的吸附机理主要包括静电吸附、络合作用和氢键作用等因素。
当铜离子和壳聚糖接触时，它们之间相互作用，产生静电吸引力，使铜离子被立即吸附到壳聚糖的表面。
然后，铜离子与壳聚糖中的羟基或氨基等活性官能团进行络合作用，形成铜离子与壳聚糖的化学键。
此外，壳聚糖与铜离子之间还可以通过氢键作用来增强它们之间的结合力，从而增强壳聚糖对铜离子的吸附性能。
二、壳聚糖在铜离子污染处理中的应用1. 壳聚糖的来源和制备方法壳聚糖可以从海产品的壳类中提取得到，如蟹壳、虾壳、龙虾壳等，同时也可以通过微生物和真菌等发酵过程自然合成。
其制备方法主要涉及到浸提、脱蛋白作用、酸碱处理、凝胶处理和阳离子交换等过程。
2. 壳聚糖在铜离子吸附中的应用壳聚糖在处理含铜废水、废液和污染场地中具有良好的吸附性能，是一种非常有效的吸附材料。
它可以通过批次实验和连续流程实验来确定其优异的吸附性能。
在批次实验中，实验条件一般为粉末状壳聚糖的初始质量、初始浓度和吸附时间等，可以进一步确定壳聚糖对铜离子的吸附量和吸附速率。
在连续流程实验中，流动模式和过滤模式是两种常见的实验模式。
流动模式是指壳聚糖涂覆在填充柱或其他载体上，并通过该载体来处理连续流过的污染水样，以模拟实际环境中的处理情况。
壳聚糖对重金属离子的吸附性能
壳聚糖对重金属离子的吸附性能张毅;张转玲;黎淑婷;刘叶;张昊【摘要】The adsorption of Cu2+, Ni2+, Co2+by chitosan was studied, and the influences of adsorption time and addition amount of chitosan on adsorption capacity was discussed. The result shows that when the amount of chitosan is 1.5 g, and metal salt solution is 50 mL of the 25 g/L, the removal rate can reach maximum. Moreover, the removal rate increased linearly before 10 min, and tended to the balance after 20 min. Compared the adsorption characteristic of Cu2+, Ni2+, Co2+with chitosan, zeolite, activated carbon and diatomite, the removal rate of chitosan for Cu2+,Ni2+, Co2+is 73.99%, 69.38%!and 65.51%!respectively, without selectivity, which is much higher than that of zeolite, activated carbon and diatomite.It is proved that there is a huge advantage of chitosan on the adsorptionof Cu2+, Ni2+, Co2+compared with zeolite, activated carbon and diatomite by using adsorption dynamics.%研究壳聚糖对Cu2+、Ni2+、Co2+的吸附性，分别讨论了吸附时间和用量对重金属离子去除率的影响.结果表明：当壳聚糖的用量为1.5 g时，对50 mL的25 g/L的重金属溶液的去除率达到最大值，且前10 min内去除率呈线性增加，吸附20 min后趋于平衡.壳聚糖吸附Cu2+、Ni2+、Co2+的去除率分别为73.99%、69.38%和65.51%，远远大于沸石、活性炭、硅藻土对Cu2+、Ni2+、Co2+的去除率，且无选择性.运用吸附动力学进行论证，证明壳聚糖对Cu2+、Ni2+、Co2+的吸附相对于沸石、活性炭、硅藻土存在巨大的优势.【期刊名称】《天津工业大学学报》【年(卷),期】2016(035)003【总页数】5页(P16-20)【关键词】壳聚糖;吸附性;重金属离子;吸附动力学【作者】张毅;张转玲;黎淑婷;刘叶;张昊【作者单位】天津工业大学纺织学院，天津 300387;天津工业大学纺织学院，天津 300387;天津工业大学纺织学院，天津 300387;天津工业大学纺织学院，天津300387;天津工业大学纺织学院，天津 300387【正文语种】中文【中图分类】TS102.528.3当今生态农业越来越受到人们的重视，在国家“十三五”规划中也重点强调了“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念.由于许多农业用水和土壤中存在大量的重金属离子，严重影响到农业的发展，所以去除重金属离子进行土壤修复成为实现生态农业的重大任务之一.目前，重金属离子的去除技术主要有化学法、离子交换法、电渗析、反渗透、纳滤等［1］，其中使用最为广泛的是化学方法［2］.化学吸附法是一种应用较早、应用广泛的方法，且具有操作简单、成本低、处理效果好等特点，对重金属废水和有毒废水的处理具有很大的优势［3］.用于化学吸附的载体有千万种，但人们为了实现废物利用，减少废物的产生量［4-5］，将目光投向了来源广泛的壳聚糖.同时，由于壳聚糖的应用非常广泛，且原料比较充足，因此壳聚糖的研究一直是一个比较热门的方向［6］.甲壳素又名甲壳质、几丁质、壳蛋白、明角质，其化学结构与天然纤维素相似，所不同的是纤维素在2位上是羟基，甲壳质在2位是乙酰氨基［7］.壳聚糖（chitosan）就是甲壳质经浓碱水解脱去乙酰基后生成的水溶性产物，又名聚氨基葡萄糖，其化学式为C6H11NO4.壳聚糖无毒无害，具有可生物降解性、生物相容性、广谱抗菌性等优良特性，在生物技术领域、食品方面、化妆品行业等得到广泛应用［8-11］.在环保方面，壳聚糖主要用于水体污染治理.其主要的官能团为C2—NH2、C3—OH、C6—OH，而C2—NH2基团上的氮原子具有孤对电子，能进入金属离子的空轨道，形成配位键结合.因此，壳聚糖对去除重金属有很好的效果［12］.目前，对壳聚糖及其他吸附剂在高浓度金属离子溶液中的吸附特征研究较少.本文以壳聚糖为主要研究对象，与活性炭、沸石和硅藻土在Cu2+、Co2+、Ni2+高浓度溶液中吸附性能进行对比研究，并应用吸附动力学进行科学论证.1.1 实验原料及设备原料：壳聚糖，国药集团化学试剂有限公司产品，脱乙酰度为86.4%；活性炭，天津市密欧化学试剂有限公司产品；沸石、硅藻土、无水硫酸铜，天津市光复精细化工研究所产品；硝酸镍、硝酸钴，天津市风船化学试剂科技有限公司产品.设备：气浴摇床，巩义市予华仪器责任有限公司产品；岛津UV2401PC型紫外-可见分光光度计产品，岛津公司产品；真空泵，巩义市英峪高科仪器厂产品.1.2 CuSO4、NiSO4、Co（NO3）2标准曲线的测定配置25 g/L的CuSO4溶液，取5个试管编号1、2、3、4、5备用；分别量取5、10、15、20、25 mL配好的Cu－SO4溶液置于5个试管中，在1～4号试管中分别加入20、15、10、5 mL蒸馏水，摇匀.以CuSO4质量浓度为0 g/L为基准线（0轴），对CuSO4质量浓度为5 g/L、10 g/L、15 g/L、20 g/L、25 g/L样品分别测定在光波长为700 nm的紫外吸收光值.NiSO4、Co（NO3）2溶液测定标准曲线的过程与Cu－SO4溶液的类似，其中NiSO4、Co（NO3）2溶液的初始质量浓度为50 g/L，NiSO4溶液的测试波长为395.2 nm，Co（NO3）2溶液的测试波长为511.4 nm.1.3 壳聚糖用量对Cu2+、Ni2+、Co2+吸附性的测定取质量浓度为25 g/L的CuSO4溶液50 mL，共12份，分别置于250 mL锥形瓶中，分别加入0.2 g、0.4 g、0.6 g、0.8 g、1.0 g、1.2 g、1.4 g、1.6 g、1.8 g、2.0 g、2.2 g、2.4 g壳聚糖，在气浴摇床中室温振动2 h，过滤后按照标准曲线制备条件测定吸光度值，计算其去除率. NiSO4、Co（NO3）2测定方法同上. 1.4 时间对壳聚糖吸附Cu2+、Ni2+、Co2+的测定为了更好地研究壳聚糖对重金属的吸附性能，本实验以沸石、硅藻土和活性炭作对比，探究了时间对壳聚糖吸附Cu2+、Ni2+、Co2+的影响.取质量浓度为25 g/L CuSO4溶液50 mL，共4份，分别置于250 mL锥形瓶中，分别加入适量的壳聚糖、沸石、硅藻土和活性炭，在气浴摇床中室温震荡5 min、10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min、70 min、80 min，按时间序列分别取出后过滤，按照标准曲线制备条件测定吸光度值，计算其去除率. 式中：E为去除率（%）；C0为吸附前金属盐的质量浓度（g/L）；C1为吸附后金属盐的质量浓度（g/L）.NiSO4、Co（NO3）2测定方法同上.1.5 壳聚糖对Cu2+、Ni2+、Co2+的吸附性能判定应用吸附动力学判定材料的吸附性能是一种较好的方法.吸附动力学主要是对不同吸附时间内的吸附行为和吸附速率的描述.目前应用最多的主要有准一级反应动力学和准二级反应动力学2种［13］.准一级动力学反映的是一种在固相和液相之间可逆的平衡反应，实验数据和准二级动力学的拟合度可以用来判断吸附过程是否由化学吸附主导.准一级动力学和准二级动力学的公式为［14-15］：（1）准一级动力学［16］式中：Qe为吸附一定时间后的吸附容量（g/g）；V为被吸附溶液体积（mL）；m为吸附剂的用量（g）；qe为吸附平衡时吸附容量（g/g）；qt为吸附某时刻的吸附容量（g/g）；k1为准一级动力学模型速率常数（min-1）；t为吸附时间（min）.（2）准二级动力学式中：k2为准二级动力学模型速率常数（g·g-1·min-1）.2.1 CuSO4、NiSO4和Co（NO3）2标准曲线根据1.2实验步骤，做出CuSO4、NiSO4和Co（NO3）2的浓度与吸光度值的线性关系曲线，如图1所示.利用origin7.5线性拟合求得其标准曲线方程为：由于R值均达到0.999以上，表明所测得金属盐浓度和其吸光度值线性关系优良，可用于实验中计算金属离子浓度的依据.2.2 壳聚糖用量对Cu2+、Ni2+和Co2+吸附的影响根据1.3实验步骤获取一系列壳聚糖不同用量的吸光度值，并利用标准曲线求得吸附后重金属离子的浓度，进而得到壳聚糖用量对Cu2+、Ni2+和Co2+吸附的影响，如图2所示.由图2可以看出，随着壳聚糖用量的增加，其对Cu2+、Ni2+和Co2+去除率逐渐增大，当壳聚糖的用量达到1.5 g时，去除率基本达到最高值，当壳聚糖用量继续增加时，去除率基本不变，这是因为壳聚糖在吸附重金属离子的同时也在发生解吸过程，所以吸附和解吸必然存在一个平衡状态，而当达到这个平衡状态时，即使增加壳聚糖的加入量，溶液中的重金属离子浓度也不会再变化，即去除率也不再变大.由图2还可看出，壳聚糖对Cu2+的去除率最高，为70.84%；Co2+次之，69.38%；Ni2+最低，65.51%.但之间的差距不大，说明壳聚糖对Cu2+、Ni2+和Co2+的吸附机理相同，都是通过C2—NH2基团上的氮原子作用，因为其具有孤对电子，能进入金属离子的空轨道中形成配位键结合.所以壳聚糖的用量增加，导致了有效吸附基团的增多，即增加了与金属离子的配位活性点，使得对金属离子去除率提高.当金属离子浓度降低到一定程度时，使得配位活性降低，使得壳聚糖的用量达到最大值.2.3 时间对壳聚糖、沸石、硅藻土和活性炭吸附Cu2+、Ni2+、Co2+的影响由2.2实验结果分析得知，当壳聚糖用量为1.5 g时，其对Cu2+、Ni2+和Co2+的去除率基本达到最大值.所以在1.4实验中，壳聚糖、沸石、硅藻土和活性炭的加入量均为1.5 g.时间对壳聚糖、沸石、硅藻土和活性炭吸附Cu2+、Ni2+、Co2+的影响如图3所示.由图3可见，10 min内壳聚糖、沸石、藻土和活性炭对Cu2+、Ni2+、Co2+吸附近似呈线性增加，10～20 min内壳聚糖、沸石、硅藻土和活性炭对Cu2+、Ni2+、Co2+吸附均趋于最大值，其中壳聚糖的增加速率远远大于其余3种，约为其余3种中最大者2.5倍，而且无选择性；20 min内壳聚糖对Cu2+、Ni2+的去除率约为其余3种中最大者3倍，而对Co2+的去除率约为其余3种中最大者2倍.由此可见，壳聚糖对Cu2+、Ni2+、Co2+的去除率最高，是一种优良的重金属离子吸附剂.2.4 壳聚糖对Cu2+、Ni2+和Co2+的优良吸附性分析为进一步证实壳聚糖对Cu2+、Ni2+和Co2+具有优良的吸附性，依据吸附动力学原理，分别建立了壳聚糖、沸石、硅藻土和活性炭对Cu2+、Ni2+、Co2+吸附动力模型，如图4和表1、表2表、3所示.由图4和表1、表2、表3的图形和参数的拟合得到相关的平衡吸附容量qe和准二级反应速率常数k2及相关系数R.拟合方程的R值均在0.99以上，拟合动力学曲线的线性很好，说明壳聚糖、沸石、硅藻土和活性炭对Cu2+、Ni2+、Co2+的吸附行为都很好地符合了准二级吸附动力学方程.由此说明，吸附反应中决定吸附速率快慢的是化学吸附过程（整合吸附）.准二级反应速率常数k2反映吸附速率的快慢，k2值越小吸附速率越快.从表1、表2、表3中可见，壳聚糖k2值远小于其余3种物质的k2值，表明壳聚糖对Cu2+、Ni2+、Co2+的吸附速率快，这一点与图3中反应的）规律完全相符，这也进一步表明，壳聚糖对Cu2+、Ni2+、Co2+的吸附相对于活性炭、硅藻土和沸石存在巨大的优势，是一种理想的重金属离子吸附剂.（1）壳聚糖作为一种金属离子吸附剂，其吸附率与时间和用量有关：随着壳聚糖用量的增加，其对Cu2+、Ni2+、Co2+去除率逐渐增大，当壳聚糖的用量达到1.5 g时，去除率基本达到最高值，当壳聚糖用量继续增加时，去除率基本不变；随着时间的增加，前10 min内壳聚糖对3种离子的去除率呈线性增加，20 min 时趋于平衡，且去除率远远大于活性炭、硅藻土和沸石对这3种重金属离子的去除率，且无选择性.（2）壳聚糖吸附初始质量浓度为25 g/L的Cu2+、Ni2+、Co2+溶液的最佳条件是：用量为3 g/L，时间20 min，去除率分别达73.99%、69.38%和65.51%. （3）运用吸附动力学进行论证，证明壳聚糖对Cu2+、Ni2+、Co2+的吸附相对于活性炭、硅藻土和沸石存在巨大的优势，是一种理想的重金属离子吸附剂.【相关文献】［1］卢会霞，王建友，傅学起，等.EDI过程处理低浓度重金属离子废水的研究［J］.天津工业大学学报，2008，27（3）：15-18.LU H X，WANG J Y，FU X Q，et al.Study on dilute heavy metal ions waste water treatment by EDI process［J］.Journal of Tianjin Polytechnic University，2008，27（3）：15-18（in Chinese）.［2］沈品华.电镀废水治理方法探讨［J］.电镀与环保，1998，18 （3）：28-32.SHEN P H.Study on treatment method of electroplating wastewater［J］.Electroplating&Pollution Control，1998，18 （3）：28-32（in Chinese）.［3］YANG S，FU S，LIU H，et al.Hydrogel beads based on carboxymethyl cellulosefor removal heavy metal ions［J］.Journal of Applied Polymer Science，2011，119（2）：1204-1210.［4］陆朝阳，沈莉莉，张全兴.吸附法处理染料废水的工艺及其机理研究进展［J］.工业水处理，2004，24（3）：12-16.LU C Y，SHEN L L，ZHANG Q X.Research development of technics and mechanism of dye wastewater treatment by adsorption［J］.Industrial Water Treatment，2004，24（3）：12-16 （in Chinese）.［5］黄君涛，熊帆，谢伟立，等.吸附法处理重金属废水研究进展［J］.水处理技术，2006，32（2）：9-12.HUANG J T，XIONG F，XIE W F，et al.Progress in researcheson on treatment of heavy metal wastewater by adsorption process［J］.Technology of Water Treatment，2006，32（2）：9-12（in Chinese）.［6］杨俊玲.甲壳素和壳聚糖的化学改性研究［J］.天津工业大学学报，2001，20（5）：79-82. 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关于壳聚糖的溶解性以及应用
4.2 综上所述 ，可以看出壳聚糖的应用极为广泛而且前景非常诱人。 自20世纪80年代以来，在全世界范围内掀起开发甲壳素、壳聚糖的研 究热潮后，世界各国都在加大甲壳素、壳聚糖的开发力度，日本当前 处于各国的前列，是世界上第一个生产壳聚糖的大国。目前美国和日 本年需壳聚糖已达3000t ,50 %需进口。我国从20世纪80年代开始生 产壳聚糖，目前年产量为400 t，主要生产厂家集中在沿海地区。
壳聚糖（脱乙酰甲壳素）是由甲壳素（广泛存在于昆虫、甲壳纲动物 外壳虾、蟹等及真菌细胞壁中是自然界中仅次于纤维素的多糖，地球 上第二大可再生资源）脱乙酰反应后的产品，化学名称为聚葡萄糖胺 (1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，其脱乙酰程度大小由D.D表示。 壳聚糖的外观是白色或淡黄色半透明状固体，但壳聚糖不溶于水和碱 溶液，也不溶于硫酸和磷酸。溶于质量分数为1%的乙酸溶液后形成透 明豁稠的壳聚糖胶体溶液是最重要的性质之一。 壳聚糖无毒、无害，具有良好的保湿性、润湿性，但吸湿性较强，遇 水易分解。其吸湿性仅次于甘油，优于山梨醇和聚乙二醇。 壳聚糖的相对分子质量为10万到30万之间。壳聚糖分子结构与纤维素 相类似，分子呈直链状，极性强，易结晶，但由于熔点高于其自身分 解温度，故不易得到非晶态的壳聚糖。
2.3从分子改性来改变溶解性 分子改性即引入侧链基团从而改变分子结构，改变分子的功能，即结构决定 功能。 原理：为解决溶解性, 除了破坏分子链的结构规整性外, 还可用引入亲水性基 团的方法, 实现水溶性化。下面介绍几种改性方法。 (1)酰化反应：酰化反应酰化反应是甲壳素、壳聚糖化学改性中研究较多的一 种化学反应，在其大分子链上导入不同相对分子质量的脂肪族或芳香族的酰 基，使其产物在水和有机溶剂中的溶解性得到改善。 (2)醚化改性：甲壳素和壳聚糖的羟基可与烃基化试剂反应生成相应的醚，如 羟烷基醚化、羧烷基醚化，腈乙基醚化。羟乙基醚化反应可以用甲壳素碱与 环氧乙烷在高温、高压条件下制备，使产物的溶解性得到很大改善，同时具 有良好的吸湿、保湿性。
水体中重金属污染现状及处理方法研究进展
研究生课程考核试卷（适用于课程论文、提交报告）科目：水体中重金属研究现状教师：方芳姓名：夏克非学号：20151702012t专业：环境科学类别：（学术）上课时间：20 15年10月至20 15年12月考生成绩：卷面成绩平时成绩课程综合成绩阅卷评语：阅卷教师(签名)重庆大学研究生院制水体重金属污染现状及处理方法研究进展摘要：由于现代工业的发展，煤、矿物油的燃烧以及固体废弃物的堆置等导致大量重金属进入河流，使水体重金属污染成为世界范围内的环境问题。
水体重金属污染治理包括外源控制和内源控制两方面。
外源控制主要是对采矿、电镀、金属熔炼、化工生产等排放的含重金属的废水、废渣进行处理,并限制其排放量;内源控制则是对受到污染的水体进行修复。
本文介绍现常用的各种重金属废水的处理技术研究现状，及生物淋滤技术和湿地系统修复重金属污染河流底泥研究进展。
关键词：重金属污染，吸附法，生物淋滤法，湿地系统重金属污染是危害最大的水污染问题之一。
重金属通过矿山开采、金属冶炼、金属加工及化工生产废水、化石燃料的燃烧、施用农药化肥和生活垃圾等人为污染源,以及地质侵蚀、风化等天然源形式进入水体[1],加之重金属具有毒性大、在环境中不易被代谢、易被生物富集并有生物放大效应等特点[2],不但污染水环境,也严重威胁人类和水生生物的生存。
目前,人们对水体重金属污染问题已有相对深入的研究,同时采取了多种方法对重金属废水和污染的水体进行处理和修复。
本文主要对水体重金属污染现状及治理方法研究进展进行介绍。
1水体重金属污染现状由于现代工业的发展，煤、矿物油的燃烧以及固体废弃物的堆置等导致大量重金属进入河流，其中99%的重金属沉积进入水体底泥，使水体底泥重金属污染成为世界范围内的环境问题［3-5］。
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[6]。
2004年太湖底泥中总铜、总铅、总镉含量均处于轻度污染水平[7]。
Zn2+,Cu2+及Ni2+对二甲双胍的配合作用及降血糖活性研究
Zn2+,Cu2+及Ni2+对二甲双胍的配合作用及降血糖活性研究朱苗力;卢丽萍;杨频【期刊名称】《化学学报》【年(卷),期】2004(062)008【摘要】二甲双胍盐酸盐、硝酸盐及与Zn2+, Cu2+, Ni2+三种金属离子配合物的结构特点、电荷分布和二甲双胍配合物对四氧嘧啶糖尿病小鼠血糖影响的研究表明:Zn2+配合物表现为较为少见的单齿配位,而Cu2+, Ni2+配合物表现为双齿配位.进一步电荷分布计算发现,与端基N原子相比,二甲双胍的桥基N原子具有较高的负电荷.三种金属离子配合物对四氧嘧啶糖尿病小鼠血糖的影响研究显示,桥基N配位掩蔽后,二甲双胍的降血糖功能丧失.说明桥基N对二甲双胍的降血糖作用具有重要意义.【总页数】6页(P783-788)【作者】朱苗力;卢丽萍;杨频【作者单位】山西大学分子科学研究所,化学生物学与分子工程教育部重点实验室,太原,030006;山西大学分子科学研究所,化学生物学与分子工程教育部重点实验室,太原,030006;山西大学分子科学研究所,化学生物学与分子工程教育部重点实验室,太原,030006【正文语种】中文【中图分类】O6【相关文献】1.谷壳黄原酸盐对废水中Cu2+·Zn2+·Ni2+的捕集作用研究 [J], 唐志华2.新型膨润土基净水剂对Ni2+、Cu2+、Zn2+吸附性能研究 [J], 姜雯虹;刘根扣;雷东升;杨圣军;汪思孝3.改性纤维素对电镀废水中Cu2+,Zn2+,Ni2+的捕集 [J], 唐志华4.掺Ni2+、Cu2+、Zn2+金属离子聚合物对BSA的吸附性能研究 [J], 窦尧;杨晓明5.Cu2+、Zn2+、Co2+、Ni2+、Li+对西藏拟溞的急性与联合毒性效应 [J], 霍元子;赵文;魏杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
改性壳聚糖对重金属离子的吸附研究和应用进展_姚瑞华
改性壳聚糖对重金属离子的吸附研究和应用进展＊姚瑞华，孟范平，张龙军，马冬冬，亢小丹（中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室，青岛２６６１００）摘要壳聚糖是一种来源广泛、无毒、易降解的天然高分子材料，其分子中的羟基和氨基等功能团能形成活泼的界面，可以与重金属离子进行螯合，发生吸附作用；通过对壳聚糖进行适当的改性，可以提高壳聚糖的物理稳定性，选择吸附性。
综述了采用交联、交联模板、羧甲基化、Ｓｃｈｉｆｆ碱化、含氮、硫、磷等杂原子等方法对壳聚糖进行改性及其对重金属离子吸附的研究和应用进展。
关键词壳聚糖重金属离子吸附ＳｔｕｄｙａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＨｅａｖｙＭｅｔａｌＩｏｎｓｂｙＭｏｄｉｆｉｅｄＣｈｉｔｏｓａｎＹＡＯＲｕｉｈｕａ，ＭＥＮＧＦａｎｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＬｏｎｇｊｕｎ，ＭＡＤｏｎｇｄｏｎｇ，ＫＡＮＧＸｉａｏｄａｎ（ＫｅｙＬａｂｏｆＭａｒｉｎｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｃｏｌｏｇｙｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＯｃｅａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１００）ＡｂｓｔｒａｃｔＣｈｉｔｏｓａｎｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔａｂｕｎｄａｎｔｎａｔｕｒａｌｐｏｌｙｍｅｒｓ，ｗｈｉｃｈｉｓｎｏｎｔｏｘｉｃ，ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ，ａｎｄｃａｎｂｅｃｈｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｈｅａｖｙｍｅｔａｌｉｏｎｂｙｔｈｅａｃｔｉｖｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｗｈｉｃｈｉｓｍａｄｅｂｙｃｈｉｔｏｓａｎ＇ｓｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓｓｕｃｈａｓｈｙｄｒｏｘｙｌ，ａｍｉｎｅｇｒｏｕｐｓ．Ｃｈｉｔｏｓａｎ＇ｓｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｈａｖｅｇｏｏｄｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｓｅｌｅｃｔｉｖｅａｄｓｏｒｂａｂｉｌｉｔｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｒｅｃｅｎｔｓｔｕｄｉｅｓｏｆｉｔｓｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｗｈｉｃｈａｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｍｅａｎｓｏｆｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ，ｔｅｍｐｌａｔｅｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ，ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ，ｓｃｈｉｆｆｂａｓｅｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ，ｃｈｉｔｏｓａｎｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ，ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ｓｕｌｐｈｕｒａｎｄｏｔｈｅｒｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄｍａｉｎｌｙｏｎｔｈｅｉｒａｄ－ｓｏｒｐｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｉｅｓｆｏｒｍｅｔａｌｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｃｈｉｔｏｓａｎ，ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｉｏｎ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ＊山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目（Ｎｏ．ＢＳ０３１２４）姚瑞华：男，１９８０年生，博士生，主要研究方向为水污染和控制技术Ｔｅｌ：０５３２－６６７８１８２３Ｅ－ｍａｉｌ：ｏｕｃｙｒｈ＠１６３．ｃｏｍ孟范平：通讯联系人，男，１９６５年生，教授壳聚糖（Ｃｈｉｔｏｓａｎ）是甲壳素（Ｃｈｉｔｉｎ）在碱性条件下水解并脱去部分乙酰基后生成的衍生物，又名壳多糖、氨基多糖、甲壳糖等，化学名称为β－（１→４）－２－氨基－２－脱氧－Ｄ－葡萄糖（图１）。
木质材料对铜离子吸附的研究进展
第49卷第2期2021年1月广㊀州㊀化㊀工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.2Jan.2021木质材料对铜离子吸附的研究进展∗周㊀彤,梁建军,王㊀磊,刘义章,汪蓓蓓(滁州职业技术学院,安徽㊀滁州㊀239000)摘㊀要:木质材料主要成分为木质素㊁纤维素等物质,其表面含有大量的羟基㊁羰基等活性基团,这些活性基团含有可以与Cu 2+空轨道配位的孤对电子对㊂通过制备活性炭和化学改性的方式能增加木质材料的比表面积和吸附位点,因而可显著提高吸附剂对Cu 2+的吸附性能㊂同时这些木质材料凭借来源广泛㊁价格低廉㊁可再生㊁无污染等优势成为吸附法的最佳原材料㊂本文综述了国内天然木质材料㊁改性木质材料在去除Cu 2+方面的研究进展,为木质材料的应用研究提供参考㊂关键词:吸附;锯末;铜离子;改性㊀中图分类号:X703.1㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1001-9677(2021)02-0021-03㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀∗基金项目:滁州职业技术学院2019年校级科研一般项目(YJY -2019-11);滁州职业技术学院2020年校级科研重点项目(YJZ -2020-03)㊂第一作者:周彤(1990-),女,硕士研究生,助教,从事环境水污染处理研究㊂Research Progress on Adsorption of Cu 2+by Wood Materials ∗ZHOU Tong ,LIANG Jian -jun ,WANG Lei ,LIU Yi -zhang ,WANG Bei -bei (Chuzhou Vocational and Technical College,Anhui Chuzhou 239000,China)Abstract :The main components of wood materials are lignin,cellulose and other substances,and its surface contains a large number of active groups such as hydroxyl and carbonyl groups.These active groups contain lone pairs of electrons that can coordinate with the empty Cu 2+orbitals.The preparation of activated carbon and chemical modification can increase the specific surface area and adsorption sites of wood materials,thus it can significantly improve the adsorption performance of the adsorbent for Cu 2+.At the same time,these wooden materials have become the best raw materials for the adsorption by virtue of their wide -ranging sources,low price,renewable,and pollution -free advantages.The research progress on application of natural wood materials,and its modification materials on absorption of Cu 2+were summarized,in order to provide references for the application research of wood materials.Key words :absorption;sawdust;copper ions;modified正所谓,水是生命的源泉㊂人类的一切生产活动都离开水㊂我国是一个人口大国,同时也是个淡水资源匮乏的国家㊂在淡水资源匮乏的同时,我国的水污染情况也不容乐观㊂水污染不仅造成了数额巨大的经济损失,更是直接危害了人们的饮用水安全[1]㊂水俣病和痛痛病让人类第一次认识到重金属污染的危害,也让学者将注意力吸引到重金属污染的处理上㊂重金属是指密度大于5kg /m 3以上的金属[2],大约有45种㊂我们通常所说的重金属是从环境污染角度分类的,指的是具有生物毒性的金属如汞㊁镉㊁铅㊁铬㊁类金属砷等[3]㊂当少量含Cu 2+的污水进入水体,由于水体有一定的自净能力,对水体中生物影响不大㊂但当能产生重金属Cu 2+的行业如采矿业㊁电镀㊁造纸㊁电池㊁化肥㊁皮革㊁农药等将大量的含Cu 2+废水排入自然界中,就可能造成水体污染㊂重金属离子具有生物不可降解性,并能在生物体内蓄积,因而危害生物健康㊂目前,水体中Cu 2+的除去方法主要有化学沉淀法㊁离子交换法㊁电化学法㊁吸附法[4]等㊂化学沉淀法和电化学法在使用时,需要较高浓度的Cu 2+,同时产生的化学污泥还可能存在二次污染等问题㊂吸附法因对污染物的浓度要求不高,方法简单㊁容易操作等特点,在重金属去除方面越来越受到重视㊂同时,还可以利用化学改性的方法,将特定的官能团引入吸附剂,来提高吸附性能或者选择性地去除某一类污染物㊂林业生产为人类社会提供优质木材的同时也产生了大量木材剩余物如锯末㊁木屑㊁枝条㊁树皮等㊂据报道木材的利用率仅有10%㊂如何利用好剩余的90%是全人类需要解决的难题㊂这些废弃物可于生产工业酒精㊁活性炭,制备燃烧棒,提取化肥等㊂此外,这些废弃物凭借来源广泛㊁价格低廉㊁无污染等优势,还可用做吸附法的原材料㊂锯末和木屑是典型的林业生产的废弃物,其主要成分为木质素㊁纤维素等物质,故其表面含有大量的羟基㊁羰基等活性基团,是一种应用前景广泛的重金属吸附剂附[5-7]㊂这些木质材料既可直接用作吸附剂原料也可通过化学改性㊁制备活性炭等方式来提高它的吸附性能㊂研究木质材料吸附机理有利于科研工作者掌握其吸附的本质,在改性时针对目标污染物有目的性地增加木质材料的表面特征官能团,进而提高吸附性能㊂天然木质材料其表面含有大量的羟基㊁羰基等活性基团,这些基团可以与重金属Cu 2+配22㊀广㊀州㊀化㊀工2021年1月位㊂如果在配位的过程中有其他离子析出时,那么天然木质材料的吸附机理除配位作用外,还存在离子交换㊂木质材料活性炭相比木质材料表面更粗糙㊁孔径大㊁比表面积大,故木质材料活性炭吸附Cu2+的机理主要为物理吸附,此时的吸附作用力主要为范德华力㊂化学改性木质材料的吸附机理因改性方法的不同而不同㊂氨基改性木质材料的吸附机理主要是化学吸附,即氨基上N原子和Cu2+的配位作用㊂酸改性天然木质材料可以增加其表面羟基的含量,利用配位作用增加吸附性能㊂碱改性天然木质材料经过碱处理后经过一系列物理化学变化后,木质材料结构疏松㊁孔径变大,同时碱可以提供㊃OH,故在物理吸附和化学吸附的双重作用下,对Cu2+吸附性能增加显著㊂无论是哪种改性方法,其吸附机理都不是单一的,只是改性方法的不同使得某一种机理为主导㊂这也从另一方面说明天然木质材料的吸附较某种单一组分的吸附剂吸附过程更加复杂㊂1㊀利用天然木质材料特定组成去除水体中的Cu2+㊀㊀锯末的骨架结构成分主要有纤维素㊁木质素㊁半纤维素等,内部表面富含羟基㊁羰基㊁甲氧基㊁羧基等基团[8]㊂木屑中含有大量的官能团如羟基㊁羧基㊁氨基酸和木质酚,它们都能吸附部分阳离子[9]㊂这些木质材料因木材的种类不同,其主要成分及其含量有所差异,对Cu2+的吸附性能也有所不同㊂天然的木质对Cu2+有一定的吸附能力主要是材料表面含有羟基㊁羰基等活性基团,这些基团含有可以与Cu2+空轨道配位的孤对电子㊂刘晓凤等[10]利用海南椰子树木屑为原料制备出粒径大小不同的木屑粉末并研究了其对铅㊁铜㊁镉三种重金属离子的吸附行为,结果表明木屑吸附铜离子的吸附量比较小,饱和吸附量都没超过5mg/g㊂郜洪文[11]利用成材较快的竹子作为原材料来除去废水中的污染物Cu2+,研究表明竹锯末对Cu2+的吸附速度很快,吸附机制主要为离子交换,该研究为竹锯末综合利用提供新途径㊂孙杰等[12]用原松树锯末和柠檬酸钠改性锯末对重金属离子Cu2+的吸附行为进行研究,结果表明在最佳条件下原松树锯末㊁柠檬酸钠改性锯末对Cu2+的最大吸附量分别为3.31mg/g㊁5.75mg/g㊂由上可知,天然木质材料对Cu2+的吸附量较低,吸附量也就几个毫克每克,这在一定程度上限制了天然木质材料的相关研究应用㊂但是作为一种低廉㊁易得㊁可再生的农林废弃物,木然木质材料仍是一种潜在的吸附剂材料㊂2㊀利用比表面或空隙作用来去除水体中的Cu2+活性炭因比表面积大㊁多孔而具有良好的吸附性能,是目前商业应用最为广泛的吸附剂㊂木质活性炭是木质材料经过相关化学处理后,利用高温将其碳化,碳化后的木质材料表面粗糙㊁内部多孔㊁比表面积变大㊂根据活性炭制备过程中所使用原料的不同,可将其分为生物质活性炭㊁木质活性炭㊁合成材料活性炭以及煤质活性炭[13]㊂木屑㊁锯末因价格低廉㊁来源广泛㊁可再生㊁无污染是制作木质活性炭的绝佳原材料㊂限氧升温碳化法㊁热解法是制备木质材料活性炭的主要方法㊂黄宏霞等[14]以木屑为原料㊁磷酸为活化剂㊁硼酸为催化剂制备出化学改性木屑活性炭,并将此活性炭用于Cu2+溶液的吸附研究,活性炭的理论最大吸附量高达14225mg/kg㊂周丹丹等[15]利用松木屑为原料采用限氧升温碳化法,分别在200㊁300㊁400㊁500ħ四个温度进行碳化制备出4种生物炭,并将4种生物炭用于Cu2+的吸附研究㊂研究表明松木生物炭在热解温度为200ħ时对Cu2+的吸附性能最好㊂生物质热解是指在惰性气体保护的氛围下,对生物质进行加热,当达到生物质热解温度时,生物质分解得到气态挥发分和固态炭[16],通过冷凝的方式可以将气态挥发物变成焦油㊂目前在生物质热解主要采用直接热解和化学物质浸泡后再热解两种方式㊂毛明翠等[17]利用苹果树枝和梧桐木锯末为原料,采用450ħ热裂解法制备出生物炭,并用于铜离子的吸附研究㊂NaOH是最常用的化学物质浸泡液之一㊂蔡静[18]采用热解+ NaOH的方法对松木屑进行改性并探求了改性热解炭对Cu2+的吸附,结果表明改性热解炭在吸附时间和吸附性能都优于原木屑和直接热解炭㊂3㊀利用化学改性方法提高木质材料特定组成来除去水体中的Cu2+3.1㊀氨基改性木质材料将氨基引入木质材料的表面,即把对重金属离子能产生强配位作用的N原子引入木质材料的表面,可以利用N原子和Cu2+之间的强配位作用来提高木质材料的吸附性能㊂此外,在酸性条件下,氨基对一些阴离子染料也有很好的吸附性能㊂目前使用较多的氨基改性材料有二乙烯三胺㊁聚乙烯亚胺㊁乙二胺等㊂学者多利用环氧氯丙烷交联或直接反应等方式将氨基引入木质材料㊂刘梦珠等[19]对杨木屑用NaClO预处理并用二乙烯三胺进行氨基化改性制备出改性木屑,并研究了其对水中Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)的连续吸附研究㊂结果表明改性木屑对Cu(Ⅱ)的饱和吸附容量能达到195.70mg/g且吸附过程符合Langmuir模型,较原木屑吸附容量提高显著㊂王平等[20]直接利用木屑与三乙胺的反应来制备改性木屑,同时研究了其对废水中铜㊁镉等重金属离子的吸附情况㊂研究结果表明:吸附条件为温度为30ħ㊁pH为8㊁铜离子浓度小于等于400mg/kg时,改性木屑对铜离子去除率基本保持在99.99%㊂夏璐等[21]使用乙二胺改性的木屑黄原酸盐对水溶液中的Cu(II)㊁Ni(II)离子进行吸附研究,这里采用环氧氯丙烷交联的方式将氨基引入木屑中㊂该吸附过程为单层吸附且吸附过程可以用Langmuir模型和准二级动力学模型进行描述,计算得到吸附过程的活化能59.12kJ/mol,这些参数都表明该吸附过程为化学吸附㊂由上可知氨基改性木质材料较原木质材料对Cu2+的吸附性能提高显著,且吸附机理主要为化学吸附㊂这也与N原子和Cu2+之间的强配位作用相一致㊂3.2㊀酸改性木质材料酸改性木质材料主要是利用硫酸㊁磷酸㊁硝酸㊁醋酸等常见酸,采用浸泡㊁搅拌等方式来改变木质材料表面物质组成,进而提高木质材料的吸附性能㊂同时酸改性木质材料具有可燃性好的优势,也有利于采用热法回收木质材料上吸附的重金属[22]㊂杜玉辉等[23]在40ħ时将锯末与已知浓度的硝酸进行反应制备出酸改性锯末,并研究了锯末用量㊁Cu2+浓度㊁溶液pH㊁吸附时间等因素对吸附过程的影响㊂3.3㊀碱改性木质材料木质材料的主要成分纤维素可以与碱金属氢氧化物溶液发第49卷第2期周彤,等:木质材料对铜离子吸附的研究进展23㊀生一系列的物理化学变化,使得纤维素的润胀[24],比表面积增加显著㊂王卓然等[25]利用KOH溶液对松木屑进行碱改性制备出改性木屑,改性木屑对Cu2+的吸附效率较未改性前由72%提高到97%,吸附性能提高明显㊂阳康[26]用NaOH㊁异丙醇组合剂浸泡锯末制备出碱改性锯末,与天然锯末相比碱改性锯末受投量变化的影响较小㊂4㊀结㊀语天然木质材料成分主要有纤维素㊁木质素㊁半纤维素等,其表面和内部含有活性官能团羟基㊁羧基等,对水体中污染物Cu2+有一定的去除能力㊂学者通过制备木质材料活性炭来增大木质材料的比表面积,或通过化学改性的方式来增加木质材料表面的活性官能团进而增加吸附位点㊂木质活性炭制备主要介绍了限氧升温碳化法和热解法两种,其中木质材料热解后用化学物质浸泡吸附性能更好㊂酸改性㊁碱改性以及氨基改性是目前木质材料化学改性采用的主要方法㊂我国是一个农业大国,研究以天然木质材料或改性木质材料对水体中污染物的吸附行为,对我国农林废弃物的处理及循环利用具有积极的意义㊂农林废弃物对水体中污染物吸附性能的探讨是目前多个实验室共同研究的课题,但如何将此研究进行工业化大生产并保持一致的吸附性能仍是每个学者的研究方向和目标㊂水体中重金属污染物往往是多种重金属共存的场景,如何在提高木质材料对其的去除能力和增加选择性地回收某种金属离子方面仍有较大的研究空间㊂参考文献[1]㊀姚诚.水污染现状及其治理措施[J].污染防治技术,2009(2):87-90,96.[2]㊀武文会.腐殖酸对活性污泥吸附铜离子的影响研究[D].重庆:重庆大学,2015.[3]㊀林雪原,荆延德,巩晨,等.生物炭吸附重金属的研究进展[J].环境污染与防治,2014(5):83-87.[4]㊀王月月,李娟英,鲁玉渭,等.响应面优化玉米芯对Cu2+的吸附[J].上海海洋大学学报,2020(3):355-363.[5]㊀常兴涛,岳建芝,贾洋洋,等.锯末颗粒吸附去除低质量浓度氨氮废水的研究[J].河南农业大学学报,2018(4):582-586. [6]㊀宋勇,吕俊文,张园园,等.改性锯末对铀的吸附机理研究[J].安全与环境工程,2018(3):86-92,129.[7]㊀蔡静,丁文明,王艳敏.改性木屑对铜离子的吸附性能[J].环境工程学报,2016(12):7109-7113.[8]㊀常新强,刘德稳,朱德滨,等.锯末在水处理中的应用研究进展[J].水处理技术,2016(12):8-11.[9]㊀丁培菲,陈云嫩,张兴华,等.改性后木屑的结构特性及其对氨氮的吸附性能[J].应用化工,2017(8):1526-1529,1535. [10]刘晓凤,徐鑫,陈瑞锋,等.木屑吸附溶液中重金属离子的试验研究[J].太原理工大学学报,2019(4):492-497.[11]赵雪涛,郜洪文.锯末对Cu2+的吸附特性研究[J].环境科学,2010(1):217-222.[12]孙杰,田奇峰,黄浸.松树锯末对Cu2+的吸附研究[J].环境科学与技术,2011(11):88-90,146.[13]高银东.棉纤维基自粘结成型活性炭的制备及性能研究[D].太原:太原理工大学,2019.[14]黄宏霞,胡平,陈小敏.木屑活性炭吸附去除水中重金属离子的研究[J].江苏农业科学,2014(3):306-308.[15]周丹丹,吴文卫,赵婧,等.花生壳和松木屑制备的生物炭对Cu2+的吸附研究[J].生态环境学报,2016(3):523-530. [16]谭洪,张磊,韩玉阁.不同种类生物质热解炭的特性实验研究[J].生物质化学工程,2009(5):31-34.[17]毛明翠,刘畅,曹静,等.两种木材生物炭对铜离子的吸附特性及其机制[J].环境与发展,2019(1):103-105.[18]蔡静.改性木屑的制备及其对铜离子的吸附研究[D].北京:北京化工大学,2016.[19]刘梦珠,郝林林,李桂菊.氨基改性木屑对水中Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)的连续吸附研究[J].环境污染与防治,2020(4):461-466. 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壳聚糖黄原酸盐对cu2+的吸附性能研究
摘要：用红外＼紫外和热重分析等测试技术分别对二硫代氨基甲酸改性壳聚糖（壳聚糖黄原酸钠，DTC-CTS）进行了表征和测试。
比较了DTC-CTS与未改性的壳聚糖（CTS）对水溶液中cu2+吸附性能的差别，考察了溶液的pH值温度、时间及取代度对其吸附性能的影响。
结果表明，DTC-CTS的取代度越高，吸附性能越好，对cu2+吸附的最佳PH值范围为60～70，最佳温度为40H的cu2+定量的洗脱，脱附率为96%，DTC-CTS能重复使用3次。
关键词：壳聚糖壳聚糖黄原酸盐铜离子吸附
壳聚糖（chitosan，CTS）分子链上存在着伯氨基以及羟基，是过渡金属离子有效的螯合剂，但不螯合碱金属和碱土金属离子，通过壳聚糖分子链上氨基的烷基化反应对壳聚糖进行改性，可以提高其对过渡金属离子的吸附能力黄原酸盐是重要的巯基（SH）捕收剂，对重金属硫化矿、贵金属氯化矿均具有选择性捕收作用，二硫代氨基甲酸钠盐是许多过渡金属的有效萃取剂及贵金属矿和铜矿的良好浮选剂。
一、实验部分
1.试剂和仪器.
壳聚糖（美国Sanland公司），粘均分子量20000脱乙酰度>92%；CS2、NaOH 及其它试剂均为分析纯。
TU-1901型双光束紫外可见分光光度计（H2O为溶剂）；ElementVarioEL型元素分析仪（德国Elementar司）；A V ATAR370型FT-I仪（美国TheroNicolet公司），KBr压片；DiaondTG/DTA型综公Rmm合热分析仪（美国PerkinEler公司）；DELTA320型p计；HZS型水浴振荡器。
2.铜离子含量的测定
二、结果与讨论
1.实验现象
DTC-CTS为黄色粉末状固体，不稳定，在空气中缓慢分解而释放出H2S，不溶于丙酮、乙醇、氯仿和四氢呋喃等有机溶剂，溶于水得淡黄色溶液。
2.实验过程
DTC-CTS的表征.DTC-CTS的元素分析结果实测值（计算值）/%：S1420（2471），C2596（3243），N424（541），H466（386），据此计算取代度DS=073比壳聚糖黄原酸铵的含硫量（78）高很多，这是%S基团的由于所用原料CTS的粘均分子量为20000黄化反应比较彻底。
，DTC-CTS的紫外最大吸收波长出现在
252nm处，这是化合物中C288nm处的吸收带是CS2基中硫原子上的非键电子向共轭体系的n-337nm处出现黄化副产物硫代碳酸盐的吸收峰（图1）。
DTC-CTS的红外光谱图（图2）上的3400cm处的吸收明显比CTS的小，且发生了位移，说明在CTS的羟基和氨基上发生了衍生化反应。
1454cm处的吸收峰归属于N振动的吸收谱带很弱，被为CO1中壳聚糖黄原酸铵的红外谱图不同，1650cm处-1-1吸收峰很弱，这是原料CTS的高脱乙酰度所致，1600cm处CS的特征吸收NH2吸收谱带强度减弱，说明氨基上发生碳硫键的不对称伸缩振动和对称伸缩-1键的伸缩振动吸收峰所掩盖。
另外，在2600～2550c处有1新峰，m左右，SH的特征吸收峰。
图3为CTS和DTC-CTS的TG图。
从图中可以看出，CTS分解的起始温度出现在24775左右，由图4可以看出，当pH503时，CTS的吸附量开始降低，是因为在碱性条件下，Cu2+部分发生水解，导致吸附量降低。
此外，当pH值过高时，CTS中未配位的OH形成O，使螯合物溶解性增大，也导致吸附量下降；当p＜5时，DTC-CTS的H吸附量Q随pH值的增大而持续增加，渐趋平衡，这是因为二硫代氨基甲酸盐类化合物在酸性条件下容：
易分解导致吸附量减小；当溶液的pH值>5.03时，DTC-CTS的Q值受溶液pH值的影响较小，变化不大，在pH=7.0左右时达最大值。
三、温度和时间对吸附性能的影响温度
1.温度对吸附性能的影响温度
对DTC-CTS吸附性能的影响见图5。
由图可知，DTC-CTS在40时的吸附量最大。
温度较低时，扩散速度小，因此吸附量小；温度过高时，初始反应速度较快，但是由于Cu2+增加了DTC-CTS表面的交联，使得溶胀作用降低。
同时，温度较高时，DTC-CTSCu2+所形成的沉淀物的溶解度增加，而沉淀物本身就是一种吸附剂，对Cu2+有吸附作用，均导致吸附量减少。
由图5也可以看出，DTC-CTS的吸附量大于CTS
2.时间对吸附性能的影响
由图6可知，30..大，当吸附时间达到05h时，吸附基本达到平衡。
取代度对吸附性能的影响DTC-CTS。
在pH=7.40下DTC-CTS对Cu2+的吸附量随时间的增加而增通过控制二硫化碳的用量、反应时间及反应温度制得不同取代度下，取代度为0.3、0.42、5.60.65和0.73时，对铜离子的吸附量Q分别为、0.3362.3397.3443.3471和3495mg/g。
结果表明，DTC-CTS的取代度越高，吸附量越大。
生成溶解度小的螫合物或盐，不同金属元素与壳聚糖黄原酸基亲和力不同，与Cu2+发生氧化还原反应，生成的Cu2+再与NHCSSNa发生离子交换反应，生成相应的壳聚糖黄原酸铜沉淀。
取代度越高，分子中引入的黄原酸基越多，对Cu2+吸附量越大；此外，取代度越高，壳聚糖黄原酸盐的溶解性越好，越易与溶液中高浓度的Cu形成相应复合物而沉淀，故对Cu吸附量增大。
四、总结
洗脱与再吸附性能DTC-CTS吸附Cu2+后可用体积分数为10%氨水洗脱，其脱附率为96%在p=7和温度为40的条件下，DTC-CTS重复使用时，前3次DTC-CTS的吸附量Q降低不多，分别H为349.5、345.3和342.8mg/g。
此后吸附量有较大的减少，第4次使用时Q分别为328.5和5320.7mg/g，这可能是一分DTC-CTS发生了氧化、水解等所致。