1、殼聚糖(chitosan, CTS)是自然界唯一大量存在的堿性多糖,其分子鏈上大量的氨基和羥基對金屬離子、染料分子及有機物等具有良好的吸附作用。蒙脫土(montmorillonite, MMT)在自然界儲量豐富,具有良好的陽離子交換能力和較大的表面積。近年來,殼聚糖/蒙脫土插層復合物由于其獨特的結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)引起了人們的廣泛興趣。本文以殼聚糖和蒙脫土為原料制備了殼聚糖/蒙脫土插層復合物(chitosan/montmorillonite

2、intercalation composites, CTS/MMT),并分別以水楊醛(salicylaldehyde)和十六烷基三甲基溴化銨(cetyl trimethyl ammonium bromide, CTAB)為改性劑,對殼聚糖和蒙脫土進行改性,制備水楊醛改性殼聚糖/蒙脫土插層復合物(S-CTS/MMT)和水楊醛改性殼聚糖/十六烷基三甲基溴化銨改性蒙脫土插層復合物(S-CTS/CTAB-MMT),并對其結(jié)構(gòu)進行了表征。以殼聚糖

3、/蒙脫土類插層復合物為吸附劑吸附活性染料和酚類物質(zhì),考察了不同實驗條件對吸附性能的影響,研究了吸附熱力學和吸附動力學,探討了吸附機理,并對吸附劑的再生性能進行研究,為其在廢水處理上的應用提供依據(jù)。
　　主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)采用溶液插層法,利用殼聚糖和蒙脫土制備了殼聚糖/蒙脫土插層復合物(CTS/MMT),運用紅外光譜和 X-射線衍射分析對其結(jié)構(gòu)進行了表征。以此插層復合物為活性紅染料(Reactive Red1

4、36, RR136)的吸附劑,考察了復合物中殼聚糖與蒙脫土的摩爾比、染料溶液pH值和濃度、吸附溫度及吸附劑用量等因素對吸附性能的影響。結(jié)果表明,吸附反應的最佳條件是以殼聚糖與蒙脫土摩爾比為5:1的插層復合物為吸附劑,反應溫度20oC,RR136溶液 pH值為3。CTS/MMT對 RR136的吸附更符合 Langmuir模型,吸附熱力學參數(shù)表明CTS/MMT對活性紅染料的吸附是自發(fā)的、以物理吸附為主的放熱反應。CTS/MMT對 RR136

5、的吸附更符合擬二級動力學方程,RR136在該復合物上的吸附速率受顆粒外擴散過程的控制。連續(xù)進行15次吸附/再生循環(huán)后,吸附劑的吸附容量和再生率分別為266.27 mg/g和60.5％,表明CTS/MMT吸附劑具有較好的再生重復使用潛力。
　　(2)對殼聚糖進行分子修飾制備水楊醛改性殼聚糖( salicylaldehyde-modified chitosan, S-CTS),與蒙脫土插層制備水楊醛改性殼聚糖/蒙脫土插層復合物(S-C

6、TS/MMT),以S-CTS/MMT做吸附劑,研究了其對苯酚、4-氯苯酚、4-硝基苯酚和對苯二酚的吸附性能。結(jié)果表明,S-CTS/MMT對酚類物質(zhì)的吸附容量大小依次為,4-硝基酚、4-氯苯酚、對苯二酚和苯酚。S-CTS/MMT對酚類物質(zhì)的吸附更符合Langmuir吸附模型,表明在復合物表面的吸附位點基本屬于同種類型,吸附行為接近于單分子層吸附理論。S-CTS/MMT對酚類物質(zhì)的吸附動力學更符合擬二級動力學方程,表明酚類物質(zhì)在該復合物上的

7、吸附速率受顆粒外擴散過程的控制。S-CTS/MMT與酚類物質(zhì)的吸附作用以π-π作用力、氫鍵和疏水作用為主,而不是靜電作用力。
　　(3)對蒙脫土進行化學改性制備得十六烷基三甲基溴化銨改性蒙脫土(CTAB-modified montmorillonite, CTAB-MMT),CTAB-MMT與S-CTS插層制備水楊醛改性殼聚糖/十六烷基三甲基溴化銨改性蒙脫土插層復合物(S-CTS/CTAB-MMT),以S-CTS/CTAB-MMT

8、作吸附劑處理苯酚、4-氯苯酚、4-硝基苯酚和對苯二酚,結(jié)果表明,與 S-CTS/MMT相比,S-CTS/CTAB-MMT對酚類物質(zhì)吸附性能顯著提高。S-CTS/CTAB-MMT對酚類物質(zhì)的吸附更符合Freundlich吸附模型,表明吸附過程為通過分子間相互作用而發(fā)生的多分子層吸附。S-CTS/CTAB-MMT對酚類物質(zhì)的吸附動力學更符合擬二級動力學方程,表明酚類物質(zhì)在該復合物上的吸附速率受顆粒外擴散過程的控制。S-CTS/CTAB-MM