胺化改性磁性<i>O</i>-羧甲基壳聚糖吸附Co（Ⅱ）的研究

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-0879

摘要/Abstract

摘要：

采用乳化交联法制备磁性O-羧甲基壳聚糖（MOCMC）后，利用三乙烯四胺（TETA）对其进行胺化改性，制备胺化改性MOCMC吸附剂。考察不同制备条件对胺化改性MOCMC吸附性能的影响，探讨胺化改性MOCMC吸附模拟含Co（Ⅱ）废水的最佳条件，并研究其吸附动力学、等温吸附模型与再生性。结果表明，胺化改性MOCMC的最佳合成条件为MOCMC与TETA的用量比为1∶3（质量比）、反应温度为120 ℃、反应时间为6 h。室温下，0.10 g胺化改性MOCMC对100 mL 50 mg/L的Co（Ⅱ）溶液（pH=6）的吸附在120 min后达到平衡，剩余Co（Ⅱ）浓度低于《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（GB 25467—2010）的规定限度。拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型可描述该吸附行为。在循环使用6次后，该吸附剂的吸附量仅下降7.07%，具有良好的再生性。因此，胺化改性MOCMC适用于含Co（Ⅱ）污水的处理。

关键词: 磁性O-羧甲基壳聚糖, 三乙烯四胺, Co（Ⅱ）, 胺化改性, 吸附, 重金属废水

Abstract:

The magnetic O-carboxymethyl chitosan（MOCMC） was prepared by emulsion crosslink method，then it was aminating modified by triethylene tetramine（TETA），to prepared aminated MOCMC adsorbent. The effects of different preparation conditions on adsorption performance of aminated MOCMC were investigated. The optimum conditions for adsorbing simulated wastewater containing Co（Ⅱ） by aminated MOCMC were discussed. Meanwhile，the adsorption kinetics，adsorption isotherm model and regeneration performance were discussed. The results showed that the optimum synthesis conditions were as follows：m（MOCMC）∶m（TETA）=1∶3，reaction temperature of 120 ℃，and reaction time of 6 h. The adsorption equilibrium could be reached at room temperature after 120 min，and residual concentration of Co（Ⅱ） in solution satisfied limit requirement of Emission Standard of Pollutants for Copper，Nickel，Cobalt Industry （GB 25467—2010） under the following conditions：adsorbent dosage of 0.10 g，pH of 6，initial mass concentration and volume of Co（Ⅱ） of 50 mg/L and 100 mL，respectively. The adsorption behavior of Co（Ⅱ） by aminated MOCMC could be described using pseudo-second-order kinetics model and Langmuir isotherm model. After recycling for six times，the adsorption capacity of Co（Ⅱ） of aminated MOCMC merely decreased 7.07%，indicating it had excellent regeneration performance. Therefore， it could be suited to treat wastewater containing Co（Ⅱ）.

Key words: magnetic O-carboxymethyl chitosan, triethylene tetramine, Co（Ⅱ）, amination modification, adsorption, heavy metal wastwater

中图分类号:

X703.1

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https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I6/180

图/表 10

图1 红外光谱

Fig. 1 FT-IR spectra

图2 X射线衍射谱图

Fig. 2 XRD image

图3 OCMC（a）和胺化改性MOCMC（b）的扫描电镜

Fig. 3 SEM of OCMC（a） and aminated MOCMC（b）

图4 溶液pH对Co（Ⅱ）吸附率的影响

Fig. 4 Effect of pH in solution on adsorption rate of Co（Ⅱ）

图5 吸附剂用量对Co（Ⅱ）吸附率的影响

Fig. 5 Effect of adsorbent dosage on adsorption rate of Co（Ⅱ）

图6 吸附时间对Co（Ⅱ）吸附效果的影响

Fig. 6 Effect of adsorption time on adsorption effect of Co（Ⅱ）

表1 不同动力学模型拟合方程相关参数

Table 1 Parameters of fitting equation of different kinetic models

拟一级动力学方程				拟二级动力学方程
k ₁/min^-1	q _e.cal/（mg·g^-1）	R ²		k ₂/（g·mg^-1·min^-1）	q _e.cal/（mg·g^-1）	R ²
0.054 8	83.63	0.830 8		0.018	55.56	0.998 9

图7 Co（Ⅱ）初始质量浓度对吸附剂吸附量的影响

Fig. 7 Effect of initial mass concentration of Co（Ⅱ） on adsorption capacity of adsorbent

表2 不同等温吸附模型拟合曲线参数

Table 2 Parameters of fitting curves of different isotherm models

Langmuir 等温方程				Freundlich 等温方程
K _L/（L·mg^-1）	q _max/（mg·g^-1）	R ²		K _F	n	R ²
0.79	60.24	0.999 9		38.85	6.06	0.731 0

表3 不同吸附剂对Co（Ⅱ）的饱和吸附量比较

Table 3 Comparison of saturated adsorption capacity of different adsorbents for Co（Ⅱ）

吸附剂	q _max/（mg·g^-1）	参考文献
胺化改性MOCMC	60.20	本研究
OCMC	46.25	〔14〕
改性壳聚糖微球	7.61	〔23〕
磁性氰乙基壳聚糖微球	17.92	〔24〕
磁性氧化石墨烯-壳聚糖复合材料	15.24	〔25〕

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