金属离子印迹磁性壳聚糖纳米球的制备及其废水处理机理研究

本课题针对目前重金属废水处理中吸附材料吸附容量小、吸附时间长，选择性差、回收难等缺点，以壳聚糖为功能单体，结合磁性分离技术、纳米技术、分子印迹技术，设计并合成粒径均匀、表面光滑、性质稳定的磁性壳聚糖纳米球，创制出性能优良的磁性壳聚糖纳米多功能印迹材料。研究废水处理中重金属离子的初始浓度、pH值、印迹材料孔径、比表面积等因素对其吸附性能的影响规律，探讨金属离子印迹磁性壳聚糖纳米球处理含重金属废水的螯合机理、吸附机理、再生机理等，揭示磁性纳米多功能印迹材料废水处理机理，为有目的地研制吸附性能好、易回收、循环利用率高的新型重金属废水处理材料奠定理论基础。

在本项目资助下，本课题为了解决目前重金属废水处理中吸附材料吸附容量小、吸附时间长，选择性差、回收难等缺点，主要开展了以下工作：. （1）以壳聚糖为功能单体，结合磁性分离技术、纳米技术、分子印迹技术，设计并合成了氨基修饰、羧基修饰、双官能团修饰等8种磁性壳聚糖重金属吸附材料，分别为：磁性羧甲基壳聚糖，α-酮戊二酸修饰的磁性壳聚糖，乙二胺修饰的磁性壳聚糖，硫脲基与羧基共同修饰的磁性壳聚糖，EDTA修饰的磁性壳聚糖，三乙烯四胺修饰的磁性壳聚糖，精氨酸修饰的磁性壳聚糖和三聚氰胺修饰的磁性壳聚糖吸附材料。. （2）对上述材料进行了表征和重金属离子吸附性能研究。详细研究了重金属离子的初始浓度、pH值、温度、印迹材料孔径、比表面积等因素对其吸附性能的影响规律，探讨了金属离子印迹磁性壳聚糖纳米球处理含重金属废水的螯合机理、吸附机理、再生机理等。 . 研究结果表明：（1）通过对壳聚糖进行改性，吸附材料的吸附性能得到很大提升，扩大了吸附容量，缩短了吸附时间；（2）在外加磁场作用下，所制备的磁性壳聚糖吸附材料很容易和废水分离，解决了材料回收问题；（3）所制备的吸附材料具有良好再生性能，循环使用5次后，吸附性能仍然保持在80%以上，有效地降低了废水处理成本；(4)动力学研究表明吸附机理能够更好地用二阶方程来描述，实验数据与Langmuir模型能够很好地吻合，吸附的决速步骤是化学吸附，而非传质过程。. 截至目前为止，已发表科研论文12篇，其中SCI收录论文7篇，申请国家专利1项，参加国内学术会议2次，培养研究生3名，其中2名已毕业取得硕士学位，拟投稿论文4篇，拟申报国家专利2项，圆满完成了本项目的研究目标和预期研究成果。项目负责人将在结题后三年内继续提供项目研究后期正式发表或公布的成果。