發(fā)布時(shí)間：2020-10-16 08:27

　　 廢水中的染料難降解,對(duì)人體及環(huán)境有很大危害。膜分離法、生物降解法、電化學(xué)法、吸附法等被廣泛應(yīng)用于廢水中染料的去除。吸附法具有成本低、易再生、效率高等優(yōu)點(diǎn),活性炭、黏土、高分子聚合物等都可作為吸附材料使用。天然高分子海藻酸鈉具有易降解、無(wú)毒害、可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn),利用其獨(dú)特的膠凝特性可制備成各種形態(tài)吸附材料如凝膠、微球、纖維、納米纖維膜等。其中,海藻酸鈉納米纖維膜孔隙率高、比表面積大、易改性,在染料廢水處理領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。從結(jié)構(gòu)上看,海藻酸鈉分子鏈上有大量羧基,能與陽(yáng)離子染料產(chǎn)生強(qiáng)庫(kù)倫引力作用,導(dǎo)致陽(yáng)離子染料在其表面大量快速吸附從而難以控制,吸附沉積的均勻性較差。海藻酸鈉與陰離子染料之間則具有較強(qiáng)的同電荷排斥作用,因此對(duì)陰離子染料的吸附能力較弱,限制其適用性。本文用電性強(qiáng)弱不同的聚合物(明膠和殼聚糖)通過靜電紡絲方法對(duì)海藻酸鈉納米纖維膜進(jìn)行改性,以有效解決上述問題。首先,利用靜電紡絲技術(shù)制備明膠改性海藻酸鈉納米纖維膜,明膠是一種兩性聚電解質(zhì),分子鏈上含有羧基和氨基,電性較弱,可以直接與海藻酸鈉溶液共混進(jìn)行靜電紡絲,得到一種既含陽(yáng)性氨基又含陰性羧基的改性海藻酸鈉膜吸附材料,從而調(diào)控對(duì)染料的吸附性能。其次,利用同軸靜電紡絲技術(shù)制備殼聚糖改性海藻酸鈉納米纖維膜,殼聚糖是聚陽(yáng)離子電解質(zhì),氨基含量和電性都比明膠高,與海藻酸鈉分子之間有較強(qiáng)的相互作用,直接共混時(shí)會(huì)絡(luò)合成凝膠而很難進(jìn)行靜電紡絲,采用同軸靜電紡絲技術(shù)可制備具有獨(dú)特核殼結(jié)構(gòu)的殼聚糖改性海藻酸鈉納米纖維膜,使其吸附染料的能力得到一定改善。系統(tǒng)探討了明膠改性海藻酸鈉納米纖維膜對(duì)亞甲基藍(lán)和酸性藍(lán)染料的吸附性能。明膠改性后,納米纖維膜對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附機(jī)理可由Langmuir等溫吸附模型和偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型分析,計(jì)算得到飽和吸附量由2046 mg/g降至1937 mg/g,吸附速率常數(shù)從1.689×10~-44 g/mg·min降低到1.071×10~-44 g/mg·min,但亞甲基藍(lán)的沉積均勻性獲得了明顯提升,納米纖維膜吸附亞甲基藍(lán)的標(biāo)準(zhǔn)偏差在60 min時(shí)由0.140降至0.050。明膠改性可以提高海藻酸鈉納米纖維膜的再生性能,四次吸附-解吸附循環(huán)后的再生效率數(shù)值由69%提升至88%。此外,明膠改性可使納米纖維膜對(duì)酸性藍(lán)染料的吸附速率常數(shù)從1 g/mg·min增加到45 g/mg·min,飽和吸附量由15.4 mg/g增加到212.8 mg/g。系統(tǒng)探討了殼聚糖改性海藻酸鈉納米纖維膜對(duì)亞甲基藍(lán)和酸性藍(lán)吸附性能。殼聚糖改性后,納米纖維膜對(duì)酸性藍(lán)的吸附機(jī)理可由Langmuir等溫吸附模型和偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型分析,計(jì)算得到飽和吸附量由2135 mg/g降至1625 mg/g,吸附速率常數(shù)從2.489×10~-44 g/mg·min降低到1.821×10~-44 g/mg·min,殼聚糖改性可以提高海藻酸鈉納米纖維膜的再生性能,四次吸附-解吸附循環(huán)后的再生效率數(shù)值由67%提升至92%。另外殼聚糖改性可使納米纖維膜對(duì)酸性藍(lán)染料的吸附速率常數(shù)從1.1g/mg·min增加到56 g/mg·min,飽和吸附量由16.9 mg/g增加到278.5 mg/g。
【學(xué)位單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X703;TQ340.64
【部分圖文】：

圖 1.1 海藻酸鈉結(jié)構(gòu)式圖 1.2 海藻酸鈣“蛋-盒”結(jié)構(gòu)溶液具有良好的凝膠特性，在二價(jià)陽(yáng)離子（Ca2+）的誘備成各種材料如水凝膠、微球、纖維、納米纖維膜等[61為分子內(nèi)氫鍵提供了更高密度的負(fù)電荷[62]，使 G 段結(jié)個(gè)均聚 G 段經(jīng)過協(xié)同作用相結(jié)合，中間形成了親水空間Ca2+會(huì)與 G 段上的多個(gè)氧原子發(fā)生螯合作用，使海藻酸

圖 1.2 海藻酸鈣“蛋-盒”結(jié)構(gòu)具有良好的凝膠特性，在二價(jià)陽(yáng)離子（Ca2+）各種材料如水凝膠、微球、纖維、納米纖維膜子內(nèi)氫鍵提供了更高密度的負(fù)電荷[62]，使 G 聚 G 段經(jīng)過協(xié)同作用相結(jié)合，中間形成了親水會(huì)與 G 段上的多個(gè)氧原子發(fā)生螯合作用，使海最終導(dǎo)致三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成。在此三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)與 G 段形成“蛋-盒”結(jié)構(gòu)，如圖 1.2 所示[63-材料在處理染料廢水中的應(yīng)用鏈含有大量的羧基基團(tuán)，在水溶液中容易失強(qiáng)的的相互作用，因此很容易去除廢水中的陽(yáng)吸附材料在染料廢水處理領(lǐng)域都有應(yīng)用[66]。了海藻酸鈉凝膠對(duì) 3 種陽(yáng)離子染料（品紅、

圖 1.3 靜電紡絲原理示意圖術(shù)是在靜電紡絲的基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)置發(fā)展而合納米纖維方面具有較大的優(yōu)勢(shì)[79]。同軸絲裝置中，把單一的噴絲口改成了具有同別裝在兩個(gè)推進(jìn)器中，因?yàn)楹藢用?xì)噴頭層溶液和殼層溶液在噴絲口匯合，形成一用下，殼層溶液經(jīng)高頻拉伸，拉伸時(shí)核殼層溶液在剪切應(yīng)力的作用下沿著殼層同軸超細(xì)同軸復(fù)合纖維[80]。
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本文編號(hào)：2843017