壳聚糖的特性.docx
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壳聚糖的特性
1绪论
水是人类赖以生存和发展的重要自然资源,Cr(Ⅵ)水体污染受到广泛的关注。
Cr(Ⅵ)来源于各种电镀、制革、金属加工、印染行业[1],Cr(Ⅵ)的毒性大,Cr6+重金属进入水体后,在生物体内富集[2],对生态环境造成严重的影响,因此如何有效去除水中的Cr(Ⅵ)离子是水环境领域研究的重要内容,具有重大的研究意义。
壳聚糖本身无污染,易降解,来源广泛[3-4],因此运用于重金属离子吸附处理中。
1.1壳聚糖的特性
1.1.1壳聚糖物理化学性质
壳聚糖属于多糖类物质,来源广泛,可溶于稀酸,难溶于碱与水中[5]。
壳聚糖是白色固体,来源于天然昆虫类甲壳,通过甲壳素的乙酰化反应生成。
壳聚糖分子中含有大量的氨基和羧基[6],Cr(Ⅵ)等金属离子能够与其游离的氨基羧基等官能团结合,发生螯合吸附反应,在水处理方面受到广泛的研究和高度的关注,为我国治理环境污染提供了高效、无污染的技术,因此在吸附重金属离子废水方面具有较好的应用前景。
1.1.2壳聚糖衍生物的制备
由于壳聚糖本身对金属离子吸附效果受多方面的因素影响也存在着一些不足,如溶液的理化性质以及分子间氢键、吸附选择性差、吸附平衡时间长等,所以单纯使用壳聚糖去处理废水中Cr(Ⅵ)等金属离子效果不是很好,需要通过改变壳聚糖的性质和结构,制备出性能高效的壳聚糖衍生物,取得较为理想的应用效果。
可以通过物理改性,如采用物理方法扩大比表面积,化学改性即在壳聚糖分子链上引入不同的基团,如醚化、酰化、交联、接枝、Schiff碱、羧甲基化[7]等。
改性后的壳聚糖衍生物具有更大的吸附选择性和吸附效率,使用壳聚糖衍生物吸附处理废水中重金属离子效果显著。
1.2壳聚糖衍生物在废水处理中应用的研究进展
1.2.1国外研究进展
ThayyathSreenivasanAnirudhan等[8]研究了乙二胺改性的交联壳聚糖对Cu2+的吸附性能和吸附机理。
结果表明,在pH值为6.0时,Cu2+的吸附量最大。
吸附3h后达到吸附平衡。
Gamage等[9]对壳聚糖吸附废水中重金属离子进行了研究,认为在pH=7下,壳聚糖能有效吸附工业废水中的Fe(II)、Zn(II)、Cu(II)、Ni(II)、Pb(II)和Hg(II)。
Jansson-Charrier等[10]研究了壳聚糖对钒的吸附,并对吸附动力学和热力学过程进行了研究,结果显示金属离子初始浓度、溶液pH和壳聚糖颗粒大小对吸附的影响很大。
1.2.2国内研究进展
雷志丹[11]对壳聚糖对模拟废水中微量重金属离子Cr的吸附进行了研究,确定了最佳吸附条件。
Cr3+的最佳pH=9,壳聚糖最佳用量均为10g/L,最佳吸附时间均为20min,温度均为常温,壳聚糖脱乙酰度均为85%。
李增新,王国明,王彤[12],等考察沸石-壳聚糖吸附剂对模拟含Ni2+废水吸附效果的影响因素。
实验结果表明,pH为6-7,初始浓度40mg/L,时间为40min,壳聚糖与沸石质量比0.05,吸附剂投加量14g/L,去除率达到96%以上。
石惠[13]将石英石和壳聚糖制成复合吸附剂,去除电镀液中铜离子,实验表明,Cu2+浓度小于200mg/L,pH为6-9,时间70min,壳聚糖与石英石质量比1:
18,吸附剂用量15g/L,有最佳去除效率90%。
杨文澜[14]采用浸渍法将壳聚糖负载在经NaOH改性的粉煤灰上,制备了联合改性的粉煤灰。
随粉煤灰上壳聚糖负载量的增加,粉煤灰对Pb2+和Cd2+的吸附率均提高。
当负载壳聚糖的质量分数为8%,吸附温度为30℃,吸附时间为120min时,粉煤灰对Pb2+的吸附率最高(为98.9%),对Cd2+的吸附率也最高(为91.5%)。
王湖坤、贺倩、韩木先等[15]研究了粉煤灰-壳聚糖制复合颗粒吸附材料的工艺条件、再生方法,并用其处理含重金属工业废水。
实验结果表明,壳聚糖与粉煤灰质量比为0.08∶1,乙酸浓度为4%,液固质量比为0.6∶1,制成的颗粒材料吸附效果好。
在未调节该废水pH值的条件下,复合颗粒吸附材料用量为0.025g/mL,吸附时间为60min,温度为25℃,Cu2+、Pb2+、Zn2+的去除率分别为99.25%、75.16%、79.33%。
1.3本课题研究意义与内容
1.3.1本课题研究意义
本课题主要以壳聚糖为研究对象,在一定条件下使壳聚糖表面包覆一层粉煤灰,制备成CWF,即壳聚糖包覆粉煤灰复合吸附剂,去吸附水中Cr6+离子,目的在于①让来源广泛的锅炉废渣-粉煤灰得到重新利用,变废为宝②对壳聚糖进行改性,提升壳聚糖的吸附Cr6+的能力,提高去除效率,不会产生二次污染,降低成本。
③CWF吸附Cr6+,可以对其进行加热解吸,达到回收Cr的作用,实现资源的再利用。
开展此次课题探究,可以为再生利用粉煤灰提供重要实验数据,并确定CWF制备的最佳条件,可为工业化制备提供科学依据;确定CWF吸附水中Cr(Ⅵ)的最佳运行条件,可以为吸附工业废水中Cr(Ⅵ)提供重要参考数据;为回收Cr(Ⅵ)提供重要参考数据。
1.3.2本课题研究内容
通过查阅相关文献,以壳聚糖为研究对象,研究CWF的制备条件,重点考察壳聚糖与粉煤灰的质量比、乙酸浓度、液固比对CWF吸附Cr6+离子的影响,确定CWF最佳制备条件。
同时研究了CWF对水中Cr(Ⅵ)的吸附效果,重点考察pH、吸附时间、CWF投加量对CWF吸附Cr6+离子影响,通过静态及正交实验确定吸附最佳工艺条件。
本课题具体研究内容如下:
(1)制备CWF,确定最佳制备条件
a.进行不同壳聚糖与粉煤灰质量比条件下制备的CWF对Cr6+的吸附实验;
b.进行不同乙酸浓度条件下制备的CWF对Cr6+的吸附实验研究;
c.进行不同液固比条件下制备的CWF对Cr6+的吸附实验研究;
d.进行正交实验,研究CWF对Cr6+离子吸附最佳制备条件;
(2)将制备的CWF处理含Cr(Ⅵ)废水,研究其最佳吸附工艺条件。
a.进行不同pH条件下CWF对Cr6+的吸附实验研究;
b.进行不同搅拌时间条件下CWF对Cr6+的吸附实验研究;
c.进行不同CWF用量条件下CWF对Cr6+的吸附实验研究;
d.进行正交实验,研究CWF对Cr6+离子吸附最佳工艺条件;
1.3.3研究技术路线
本课题拟采用的的研究技术路线见图1.1。
图1.1研究技术路线
2实验
2.1实验仪器与试剂
2.1.1主要的仪器
本课题实验使用仪器如图2.1所示
表2.1实验仪器
序号
仪器名称
型号
生产厂家
1
六联同步自动升降搅拌机
JJ-4A
国华电器有限公司
2
电热恒温干燥箱
DHG-92023SA型
上海三发科学仪器有限公司
3
pH计
PHS-25
上海精科
4
真空泵
AP-01P
天津奥特赛斯仪器有限公司
5
可见分光光度计
722N
上海精密科学仪器有限公司
6
电子天平
AL104
梅特勒-托利多仪器(中国)地区
2.1.2实验试剂
本课题实验使用试剂如图2.2所示
表2.2实验试剂
序号
药品名称
试剂等级
产地
1
二苯基碳酰二肼
分析纯
无锡市佳妮化工有限公司
2
壳聚糖(98%脱乙酰度)
分析纯
无锡市佳妮化工有限公司
3
氢氧化钠
分析纯
靖江市化剂厂有限公司
4
盐酸
分析纯
无锡市展望化工试剂有限公司
5
硫酸
分析纯
无锡市展望化工试剂有限公司
6
磷酸
分析纯
无锡市佳妮化工有限公司
7
冰乙酸
分析纯
无锡市佳妮化工有限公司
8
丙酮
分析纯
无锡市佳妮化工有限公司
9
重铬酸钾
分析纯
无锡市佳妮化工有限公司
2.1.3实验用水
本实验用水采用重铬酸钾溶液配制的模拟含铬废水,具体制备过程如下:
称取重铬酸钾K2Cr2O70.2829g,溶解在蒸馏水中,移入1L的容量瓶中,用水稀释到标线,用取100mL溶液至于另一个1L容量瓶中,用水稀释到标线,制备的浓度为20mg/L。
2.2实验方法
2.2.1CWF制备实验
首先将粉煤灰浸泡在水中,反复冲洗,放入电热恒温干燥箱干燥,再用100目筛子筛选,得到微细的粉煤灰;取一定质量的壳聚糖,加入一定浓度的乙酸,再加入一定质量的粉煤灰,放在烧杯中搅拌均匀,置于电热恒温干燥箱干燥;研磨成细小颗粒,制备成CWF。
制备过程中,重点考察壳聚糖与粉煤灰质量比、乙酸浓度、液固比影响因子,本实验以Cr(Ⅵ)去除率为指标,评价3个影响因子对制备过程的影响。
2.2.1.1壳聚糖与粉煤灰质量比的影响
(1)制备过程
取5个500mL的烧杯,在各个烧杯中加入一定量的壳聚糖和粉煤灰,加入适量一定浓度的乙酸,制备条件为液固比=0.6、乙酸浓度4%、壳聚糖和粉煤灰质量比分别为1:
5、1:
10、1:
15、1:
20、1:
25,充分搅拌,干燥研磨制备CWF,装袋备用。
(2)性能测试
各取8gCWF于200mL浓度为20mg/L模拟含铬废水中,常温搅拌30min(搅拌速度200r/min),控制pH为7,搅拌后静置10min,然后用真空泵进行微孔抽滤,测定滤液中残留Cr(Ⅵ)的浓度,计算Cr(Ⅵ)的去除率。
2.2.1.2乙酸浓度的影响
(1)制备过程
取5个500mL的烧杯,在各个烧杯中加入一定量的壳聚糖和粉煤灰,加入适量一定浓度的乙酸。
制备条件为最佳壳聚糖与粉煤灰质量比,乙酸浓度分别为2%、4%、6%、8%、10%,液固比为0.6(液固比表示乙酸体积mL:
壳聚糖与粉煤灰总质量g),充分搅拌,干燥研磨制备CWF,装袋备用。
(2)性能测试
各取8gCWF于200mL浓度为20mg/L模拟含铬废水中,常温搅拌30min(搅拌速度200r/min),控制pH为7,搅拌后静置10min,然后用真空泵进行微孔抽滤,测定滤液中残留Cr(Ⅵ)的浓度,计算Cr(Ⅵ)的去除率。
2.2.1.3液固比的影响
(1)制备过程
取5个500mL的烧杯,在各个烧杯中加入一定量的壳聚糖和粉煤灰,加入适量浓度一定浓度的乙酸,制备条件为最佳壳聚糖与粉煤灰质量比,最佳乙酸浓度,液固比分别为0.4、0.5、0.6、0.7、0.8。
(液固比表示乙酸体积mL:
壳聚糖与粉煤灰总质量g),充分搅拌,干燥研磨制备CWF,装袋备用。
(2)性能测试
各取8gCWF于200mL浓度为20mg/L模拟含铬废水中,常温搅拌30min(搅拌速度200r/min),控制pH为7,搅拌后静置10min,然后用真空泵进行微孔抽滤,测定滤液中残留Cr(Ⅵ)的浓度,计算Cr(Ⅵ)的去除率。
2.2.1.4正交实验
设计正交实验为了探究CWF的壳聚糖与粉煤灰的质量比、乙酸浓度、液固比对CWF吸附Cr6+离子的影响,以Cr(Ⅵ)去除率为指标,评估各因子的影响程度,确定CWF最佳制备条件。
2.2.2CWF对Cr(Ⅵ)的吸附特性研究实验
将制备的CWF处理模拟的含铬废水,考察pH、投加量、吸附时间的影响因子对吸附效果的影响。
(1)pH的影响
取7个500mL烧杯,各倒入浓度为20mg/l模拟含铬废水200mL。
用1mol/LNaOH和1mol/LHCL分别调节废水pH=1、pH=3、pH=5、pH=7、pH=9、pH=11、pH=13。
投加8gCWF,放在六联同步自动升降搅拌机下(搅拌速度200r/min)搅拌30min,静置10min,用真空泵进行微孔抽滤,测定滤液Cr(Ⅵ)中残留的浓度,算出Cr(Ⅵ)的去除率,筛选出最高去除率对应的pH,即为最佳pH。
(2)投加量的影响
取6个500mL烧杯,各倒入浓度为20mg/l模拟含铬废水200mL。
用1mol/LNaOH和1mol/LHCL调节pH,使每个烧杯中废水pH皆为最佳pH。
分别投加CWF4g、6g、8g、10g、12g、14g,放在六联同步自动升降搅拌机下(搅拌速度200r/min)搅拌30min,搅拌完成后静置10min,用真空泵进行微孔抽滤,测定滤液Cr(Ⅵ)中残留的浓度,算出Cr(Ⅵ)的去除率,筛选出最高去除率对应的投加量,即为最佳投加量。
(3)吸附时间的影响
取8个500mL烧杯,各倒入浓度为20mg/l模拟含铬废水200mL。
用1mol/LNaOH和1mol/LHCL调节pH,使每个烧杯中废水pH皆为最佳pH。
每个烧杯中CWF投加量为最佳投加量,放在六联同步自动升降搅拌机下(搅拌速度200r/min)分别搅拌时间为10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min,搅拌完成后静置10min,再用真空泵进行微孔抽滤,测定滤液Cr(Ⅵ)中残留的浓度,算出Cr(Ⅵ)的去除率,筛选出最高去除率对应的吸附时间,即为最佳吸附时间。
(4)正交实验
设计正交实验为了探究溶液pH、CWF投加量、吸附时间对Cr(Ⅵ)的去除率影响,以Cr(Ⅵ)去除率为指标,评估各因子的影响程度,吸附最佳工艺条件。
2.2.3测定方法
(1)Cr(Ⅵ)的测定
本实验中Cr(Ⅵ)测定为二苯基碳酰二肼分光光度法。
a.校准曲线绘制
①在9支50mL的比色管中分别加入0mL、0.2mL、0.5mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL、10.00mL铬标准溶液(1mg/L),用蒸馏水稀释至标线。
②扣除空白吸光度后,绘制吸光度对Cr(Ⅵ)含量的校准曲线。
图2.3Cr(Ⅵ)校准曲线
b.样品测定
①用移液管吸取适量的滤液,置于50mL比色管中,用水稀释标线。
②加入1+1硫酸0.5mL,加入1+1磷酸0.5mL,摇匀。
③滴加二苯基碳酰二肼显色剂2mL,混合均匀。
④10min后,使用可见分光光度计在540nm波长下测定吸光度,以蒸馏水作参比,做空白校正,得出吸光度。
在校准曲线上找到所对应的浓度或含量。
(2)Cr(Ⅵ)去除率计算
Cr(Ⅵ)去除率计算公式如下:
Co表示吸附前溶液离子浓度,Ce吸附后溶液离子浓度。
(3)pH测定
①开启pH计,预热30min。
②用pH=4.008,pH=6.856,pH=9.180的缓冲溶液对pH计定位和校正。
③插入测量溶液或缓冲溶液前必须用蒸馏水冲洗电极,用纸巾擦干,防止污染。
④插入被测溶液中搅拌,使其显示数据稳定,即得到pH,实验中,用1mol/LNaOH和1mol/HCL调节pH。
3结果与讨论
3.1CWF制备实验
3.1.1壳聚糖与粉煤灰质量比的影响
取5个500mL的烧杯,在各个烧杯中加入一定量的壳聚糖和粉煤灰,加入适量一定浓度的乙酸,制备条件为液固比=0.6、乙酸浓度4%、壳聚糖和粉煤灰质量比分别为1:
5、1:
10、1:
15、1:
20、1:
25,充分搅拌,干燥研磨制备CWF,装袋备用。
各取8gCWF处理浓度为20mg/L模拟含铬废水,含铬废水体积为200mL,反应条件为pH=7、常温搅拌30min,搅拌后静置10min,然后用真空泵进行微孔抽滤,测定滤液中残留Cr(Ⅵ)的浓度,计算Cr(Ⅵ)的去除率。
重点考察壳聚糖与粉煤灰的质量比对CWF吸附Cr6+离子的影响,实验结果如图3.1所示。
图3.1壳聚糖与粉煤灰质量比的影响
测定的结果表明:
(1)壳聚糖相对含量较高时,Cr(Ⅵ)去除率较高,随着粉煤灰的所占质量增加,CWF对Cr(Ⅵ)去除率降低,最终趋于稳定,壳聚糖与粉煤灰质量比1:
10较适宜,Cr(Ⅵ)去除率最高。
本实验选取壳聚糖与粉煤灰质量比1:
10。
(2)可能的原因是壳聚糖吸附Cr(Ⅵ)的能力比粉煤灰强,适量的粉煤灰起到助凝的作用。
如果全部使用壳聚糖,壳聚糖价格昂贵,处理成本较大,不能充分利用粉煤灰的变废为宝的优点,而以壳聚糖和粉煤灰为原料,制备CWF,能够弥补相互不足,克服壳聚糖溶解慢,絮凝困难的缺点,以及粉煤灰用量大时,产生污泥多的缺点,CWF既保证去除效率,又减少粉煤灰改性工艺带来的二次污染。
3.1.2乙酸浓度的影响
取5个500mL的烧杯,在各个烧杯中加入一定量的壳聚糖和粉煤灰,加入适量一定浓度的乙酸。
制备条件为最佳壳聚糖与粉煤灰质量比,乙酸浓度分别为2%、4%、6%、8%、10%,液固比为0.6(液固比表示乙酸体积mL:
壳聚糖与粉煤灰总质量g),充分搅拌,干燥研磨制备CWF,装袋备用。
各取8gCWF处理浓度为20mg/L模拟含铬废水,含铬废水体积为200mL,反应条件为pH=7、常温搅拌30min,搅拌后静置10min,然后用真空泵进行微孔抽滤,测定滤液中残留Cr(Ⅵ)的浓度,计算Cr(Ⅵ)的去除率,重点考察乙酸浓度对CWF吸附Cr6+离子的影响,实验结果如图3.2所示。
图3.2乙酸浓度影响
测定的结果表明:
(1)乙酸浓度在6%以下时,Cr(Ⅵ)去除率随着乙酸浓度的增加而提高,乙酸浓度在大于6%时,Cr(Ⅵ)去除率开始下降,呈现稳定趋势。
(2)乙酸浓度为6%,CWF对Cr(Ⅵ)吸附效果最好,制备CWF时选用浓度为6%的乙酸较适宜,本实验选取乙酸浓度为6%。
3.1.3液固比的影响
取5个500mL的烧杯,在各个烧杯中加入一定量的壳聚糖和粉煤灰,加入适量浓度一定浓度的乙酸,制备条件为最佳壳聚糖与粉煤灰质量比,最佳乙酸浓度,液固比分别为0.4、0.5、0.6、0.7、0.8。
(液固比表示乙酸体积mL:
壳聚糖与粉煤灰总质量g),充分搅拌,干燥研磨制备CWF,装袋备用。
各取8gCWF处理浓度为20mg/L模拟含铬废水,含铬废水体积为200mL,反应条件为pH=7、常温搅拌30min,搅拌后静置10min,然后用真空泵进行微孔抽滤,测定滤液中残留Cr(Ⅵ)的浓度,计算Cr(Ⅵ)的去除率,重点考察液固比对CWF吸附Cr6+离子的影响,实验结果如图3.3所示。
图3.3液固比的影响
测定的结果表明:
(1)液固比0.5~0..7之间Cr(Ⅵ)去除率呈上升趋势,当液固比高于0.7时,Cr(Ⅵ)去除率略有下降,总体变化幅度不是很明显。
(2)液固比为0.7时,CWF对Cr(Ⅵ)吸附效果最好,制备CWF时选用液固比为0.7较适宜,本实验选取液固比为0.7。
3.1.4正交实验
通过上述实验确定了各因素的较佳水平,选取质量比、乙酸浓度、液固比3个因素,以Cr(Ⅵ)去除率为指标,设计正交实验,考察这些影响因子对制备过程当中的影响,确定最佳制备条件。
具体正交表如表3.4,实验结果如表3.5所示。
表3.4正交表
序号
1
2
3
因素名称
质量比
乙酸浓度
液固比
水平1
1:
8
5%
0.6
水平2
1:
10
6%
0.7
水平3
1:
12
7%
0.8
表3.5正交实验
序号
质量比
乙酸浓度(%)
液固比(mL/g)
去除率(%)
1
1:
8
5%
0.6
67.5
2
1:
8
6%
0.7
69.1
3
1:
8
7%
0.8
68.3
4
1:
10
5%
0.7
70
5
1:
10
6%
0.8
71.6
6
1:
10
7%
0.6
72.4
7
1:
12
5%
0.8
66
8
1:
12
6%
0.6
65.1
9
1:
12
7%
0.7
66.7
K1
204.9
203.5
205
K2
214
205.8
205.8
K3
197.8
207.4
205.9
K1/3
68.3
67.8
68.3
K2/3
71.3
68.6
68.6
K3/3
65.9
69.1
68.6
R
5.4
1.3
0.3
由表3.5观察研究,可以得出以下结论:
(1)K值的平均值指各水平值的平均结果,K值越大,指该因素在各个水平时的评价结果越好,便可判别各个因素最佳水平值的大小,各因素K值结果很大,能够判断最佳水平值,根据正交实验得出最佳制备工艺条件:
质量比1:
10、乙酸浓度为6%,液固比为0.8。
(2)极差R的大小决定了各因素对去除率的影响作用大小。
三因素R值分别为5.4、1.3、0.3,说明3个影响因素影响程度的大小排列为质量比>乙酸浓度>液固比,壳聚糖与粉煤灰的质量比在制备过程中影响最大,制备CWF时控制壳聚糖与粉煤灰的质量比最为重要。
3.1.5小结
(1)以壳聚糖和粉煤灰为原料成制备CWF,最佳制备条件为质量比1:
10、乙酸浓度为6%,液固比为0.7,此时对CWF去除Cr6+离子的能力最强。
(2)制备过程当中,各影响因子对CWF去除Cr(Ⅵ)效果的影响大小依次为:
质量比>液固比>乙酸浓度。
(3)通过正交实验确定最佳制备组合为质量比1:
10、乙酸浓度为6%,液固比为0.8。
3.2CWF对水中Cr(Ⅵ)吸附特性研究
在前文研究的最佳制备条件下,将制备的CWF处理模拟的含铬废水,考察pH、CWF投加量、吸附时间影响因子对吸附效果的影响。
3.2.1pH的影响
分别取7份200mL浓度为20mg/L模拟含铬废水倒入7个烧杯中,反应条件为CWF投加量8g、吸附时间为30min,含铬废水溶液pH值分别调为1、3、5、7、9、11、13,常温搅拌30min(搅拌速度200r/min),搅拌后静置10min,然后用真空泵进行微孔抽滤,测定滤液中残留Cr(Ⅵ)的浓度,计算Cr(Ⅵ)的去除率。
考察pH值对CWF去除Cr(Ⅵ)效果的影响,结果图3.6所示。
图3.6pH值的影响
实验结果表明:
(1)pH值小于5时,CWF对Cr(Ⅵ)去除率随着pH升高而增加,pH值大于5时,Cr(Ⅵ)去除率随着pH升高而降低,pH值为5时,Cr(Ⅵ)去除率达到最高值,确定最佳pH为5。
(2)溶液随着pH降低,Cr(Ⅵ)离子主要存在形式从HCrO4-向Cr2O72-转变,CWF优先吸附Cr2O72-离子,氢离子与Cr(Ⅵ)离子争夺壳聚糖的结合位点,产生竞争吸附现象,壳聚糖分子的氨基变成-NH3+,使其对Cr(Ⅵ)离子的螯合能力大大减少,同时壳聚糖会发生酸溶,导致在酸性环境下Cr(Ⅵ)去除率较碱性环境下效果更佳。
随着pH值变大,壳聚糖分子的氨基成游离状态,使其对Cr(Ⅵ)离子的螯合能力增加,所以Cr(Ⅵ)去除率上升。
但pH过高时,Cr(Ⅵ)离子会水解,稳定性差,CWF对Cr(Ⅵ)吸附率低。
3.2.2CWF投加量的影响
分别取6份200mL浓度为20mg/L模拟含铬废水倒入6个烧杯中,反应条件为吸附时间为30min,pH=5,,常温搅拌30min(搅拌速度200r/min),CWF投加量分别4g、6g、8g、10g、12g、14g,搅拌后静置10min,然后用真空泵进行微孔抽滤,测定滤液中残留Cr(Ⅵ)的浓度,计算Cr(Ⅵ)的去除率。
考察CWF投加量对CWF去除Cr(Ⅵ)效果的影响,结果图3.7所示。
图3.7CWF投加量的影响
实验结果表明:
(1)随着CWF投加量的增加,Cr(Ⅵ)去除率迅速增加,去除率从55%左右上升为90%左右,当CWF投加量为10g/200mL,即50g/L时,Cr(Ⅵ)去除率达到最高值88.6%,初始模拟废水浓度从20mg/L减少到2.37mg/L,继续增加CWF的量,去除效率没有变化,确定最佳CWF投加量为50g/L。
(2)去除效率的显著提高,原因为增加CWF的量便增加了吸附Cr(Ⅵ)的活性基团。
3.2.3吸附时间的影响
分别取8份200mL浓度为20mg/L模拟含铬废水倒入8个烧杯中,反应条件为pH=5、CWF投加量为10g,吸附时间分别为10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min,搅拌后静置10min,然后用真空泵进行微孔抽滤,测定