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超支化聚合物接枝壳聚糖微球的绿色制备及Cr(VI)吸附性能研究开题报告

 2020-06-14 16:15:41  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

1、选题背景

铬在水中是一种毒性较大的重金属污染物,它通常以三价或六价形式出现,主要来自于电镀、冶金、制革、印染、矿业等行业排放的废水中。通常认为,cr(vi)对人体具有较强的致癌和致突变能力,且易为人体吸收而积蓄在体内,其毒性是三价的五百多倍,能迅速对人体内脏造成衰竭。除此以外,cr(vi)本身具有极强的氧化能力和迁移能力,对生态环境也会造成重大威胁。我国饮用水中规定的cr(vi)的最大浓度是0.05mg/l,而吸附法是目前使用最多且较为有效的处理含cr(vi)废水的方法。常用的吸附材料存在吸附容量低、吸附和解吸速度慢、吸附材料吸附饱和后无法再生和重复使用等问题。而壳聚糖是一种氨基多糖,其分子链中的氨基易与大部分重金属离子形成稳定的螯合物,是处理含重金属工业废水的一种优秀原料。使用超支化聚合物对壳聚糖进行接枝共聚,能够增加壳聚糖上的氨基,是壳聚糖能够和更多的cr(vi)发生配位,吸附更多cr(vi)。超支化聚合物具有独特的准球形分子结构和丰富的端基,表现出高溶解度、低粘度、高反应活性等特殊性能,能够使生成的壳聚糖衍生物具有更好的吸附性能及其他特性。由于壳聚糖分子中存在大量的氢键作用,导致壳聚糖抗润胀、溶解性差,在常规有机溶剂中的溶解性极差,极大地限制了壳聚糖的广泛应用,所以使用离子液体这一绿色溶剂使壳聚糖衍生物能够在均相条件下发生反应,吸附cr(vi)。

2、壳聚糖概述

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1.解决问题:本课题主要解决在使用壳聚糖衍生物的基础上如何更高效便捷地处理工业废水中重金属铬的污染问题.

2.研究手段:本文以文献调查法为主,辅以具体实验来研究这一课题。

下面阐述一下以上研究手段:

文献调查法:借用图书馆资源库内的中外文期刊、论文等资源,搜集国内外有关壳聚糖吸附六价铬、壳聚糖与超支化聚合物接枝、离子液体等相关资料文献,并加以分析概括与总结。

具体实验:本项目利用离子液体作为壳聚糖衍生化的绿色溶剂,依托端氨基超支化聚合物中丰富的端氨基,基于壳聚糖分子结构中强反应性的氨基和羟基,采用二酸酐将超支化聚合物交联至壳聚糖结构中,制备具有特定结构的超支化接枝壳聚糖微球,并将超支化接枝壳聚糖微球应用于Cr(VI)的污染治理,确定其Cr(VI)吸附性能和吸附机理。

主要步骤为

1.以丙二酸二乙酯和丙烯酸甲酯为原料,采用双迈克尔加成反应得到四元羧酸酯;

2.将得到的四元羧酸酯与二乙烯三胺(DETA)聚合制得端氨基超支化聚合物;

3.采用二酸酐将超支化聚合物交联至壳聚糖结构中,制备具有特定结构的超支化接枝壳聚糖微球;

4.将得到的产物(实际是一种胶体)水洗直到中性。分别对不同浓度的六价铬离子溶液进行吸附处理,待充分吸附后,测定溶液的吸光度。由吸光度可以计算出吸附量,进而可以拟合出等温吸附曲线。
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