硫代氨基多聚糖黄原酸盐的合成及吸附重金属离子的研究

(1)以淀粉或木屑为原料，与原乙酸三甲酯进行酯化反应，保护多聚糖单体3﹑6号上羟基；以环氧氯丙烷为交联剂在氨水中进行交联、氨基化，生成以氮为中心的多聚糖酯；水解，空出3，6号羟基,与丙烯酰胺（或用丙烯腈、丙烯酸）发生接枝反应；与CS2磺化，与钠（或镁）离子生成以氮为中心硫代氨基多聚糖黄原酸盐（DSX）。采用红外光谱、X-射线衍射、扫描电镜、元素分析、差热分析等对产物的结构和性能进行表征。(2)将DSX应用于处理模拟Mn、Pb、Cr、Cu、Zn等重金属离子废水，考察溶液中重金属初始浓度、pH、絮凝剂投加量等对去除率的影响，比较不同接枝物的合成产物对重金属吸附的效果，优化工艺;并寻找处理重金属离子废水的最佳条件。研究重金属离子的絮凝顺序及吸附剂稳定性和再生性。(3)采用动态吸附和静态吸附两种方式，初步探究以氮为中心硫代氨基多聚糖黄原酸盐对重金属离子吸附热力学、动力学模型及反应机理。

淀粉、木屑是丰富来源的可再生性资源，广西是木薯淀粉的主要产地，木材加工业的发展也产生了大量废弃物木屑。木屑中的纤维素和淀粉组成相似，多聚糖是其主要成分，其基本组成是a-D-吡喃葡萄糖和b-D-吡喃葡萄糖，葡萄糖通过糖苷键连接成链状分子。淀粉、木屑是丰富来源的可再生性资源，广西是木薯淀粉的主要产地，木材加工业的发展也产生了大量废弃物木屑。木屑中的纤维素和淀粉组成相似，多聚糖是其主要成分，其基本组成是a-D-吡喃葡萄糖和b-D-吡喃葡萄糖，葡萄糖通过糖苷键连接成链状分子以可溶性淀粉与丙烯酰胺之间的接枝共聚和黄化反应为理论基础，创造性地合成了硫代氨基淀粉黄原酸盐（DSX）并用于吸附重金属离子废水，主要内容及结论如下：.采用FTIR、H-NMR、13C-NMR、XRD、SEM及TG等仪器对合成的硫代氨基淀粉黄原酸盐DSX进行表征，结果表明硫代氨基淀粉黄原酸盐（DSX）被成功制备。考察了合成中的交联剂、引发剂、丙烯酰胺及二硫化碳用量等因素，对合成产品应用于处理重金属离子的影响，运用正交实验寻找对重金属离子去除率比较高的DSX的合成条件，结果表明：交联剂物料比为10g:1.25mL、引发剂物料比为10g:4mL、丙烯酰胺物料比为10g:3mL和二硫化碳物料比为10g:5mL为最佳条件。此外还用可溶性淀粉与丙烯腈接枝共聚合成硫代氨基淀粉黄原酸盐（DSX-1）及与丙烯酸接枝共聚合成二硫酯基淀粉（DTS）。考察了温度、pH值、时间、离子浓度及投加量等因素对DSX应用于处理重金属离子废水的影响，采用均匀设计实验寻找处理重金属离子的最佳条件，实验表明：温度为40℃，pH值为9，吸附时间为50min，离子浓度为15mg/L，投加量为0.2g，Cu2+、Pb2+、Cd2+和Zn2+四种金属离子去除率最高分别为98.5%、98.3%、97.8%和97.5%。采用Langmuir和Freundlich等温方程及准一级动力学和准二级动力学对DSX吸附Cu2+、Pb2+、Cd2+和Zn2+重金属离子的吸附过程进行描述，结果表明：此吸附较符合Langmuir等温吸附和准一级动力学方程。本课题利用广西丰富的淀粉（和木屑），制备稳定性好的金属离子螯合絮凝剂多聚糖黄原酸盐，对广西矿山等工业企业的重金属废水进行处理和重金属的资源化利用研究，对保护环境，维护生态平衡具有社会意义。