海藻酸和甲壳胺纤维对铜离子的吸附性能开题报告.doc

开题报告 海藻酸和甲壳胺纤维对铜离子的吸附性能 一、选题的背景、意义（所选课题的历史前景、国内外研究现状和发展趋势） Cu是一种有价金属，其应用范围很广。生活中，Cu具有极其重要的作用，天然水中含铜极少，水中的铜主要是工业废水的污染造成的。铜可以影响水的色嗅味等性状，此外，铜对水体的自净作用有严重的影响。同时铜是很重要的有价金属，流失于污水中也是一种资源浪费。 甲壳胺和海藻酸是2种与纤维素结构相似的天然高分子材料。甲壳胺的分子结构为(1，4)-2-胺-β-D-葡聚糖聚合物[1]，海藻酸是由α-L-甘露糖醛(α-L-guluronic acid)和β-D-古罗糖醛酸(β-D-mannuronic acid)组成的天然高分子共聚物。作为含有氨基和羧酸基团的高分子材料，甲壳胺和海藻酸是良好的高分子絮凝剂，已被广泛用于废水的处理。除此之外，海藻酸纤维和甲壳胺纤维在医疗领域也有很广泛的应用。海藻酸纤维是护理伤口的一种优良材料，而甲壳胺纤维也有很好的治伤性能，起到促进伤口愈合的作用。 学者们一直致力于对重金属离子的吸附的研究，传统的方法包括化学沉淀、离子交换吸附、蒸发和电解等，不过效果不是很理想。20世纪80年代以来，国外开始研究一种新的水处理技术，以去除废水中的有机污染物和金属离子，即胶束增强超滤处理法。近来，采用超临界CO2流体萃取（CO2 –SFE）技术萃取重金属离子废水越来越受关注，但是CO2 –SFE萃取技术大规模治理环境重金属污染的经济型尚无定论。所以，新的吸附方法就应运而生，利用生物吸附法去除废水中的重金属越来越受到人们的重视。当废水中的金属浓度低于大约100 mg/L时，若采用化学处理方法则效率低或不经济，而采用生物吸附法就更为有效。 二、相关研究的最新成果及动态 1.铜离子的影响 铜离子是一种常见的环境污染物，主要来自于金属矿石的开采、冶炼和金属加工、机器制造、有机合成及其他工业的废水中。人体吸入过量铜，表现为威尔逊（wilson）氏症，这是一种染色体隐性疾病，可能是由于体内重要脏器如肝、肾、脑沉积过量的铜而引起的。如果含重金属离子（如铜、铅、锌等）的液体不经处理直接排放到自然环境中，将会严重污染人类赖以生存的地表水和地下水，所以处理含重金属废水一直是环境保护领域的研究热点之一[2]。 2 对铜离子的吸附 2.1 酵母菌对铜离子的吸附 生物材料可用于去除或回收环境中的重金属，因其来源广，价廉，用于去除水体中的重金属有经济的、环境的意义。啤酒酵母作为发酵的副产物，对重金属有好的吸附作用。酵母菌能吸附重金属离子，主要是因为其细胞壁上含有一些能结合金属离子的基团，如羧基，羟基和氨基等。为了提高吸附效率和选择性，鉴定吸附Cu2+的官能团非常重要。 2.2 钙基膨润土对水相中铜离子的吸附 膨润土（Bentonite）又名斑脱岩或膨土岩。它是一种以蒙脱石为主要成分的黏土，它的应用主要是由所含蒙脱石的性质决定的。膨润土为白色，具有土状光泽，贝壳状或锯齿状断口。 提纯后精制成的钙基膨润土产品，其具有吸附性、离子交换性、分散性、黏接性、触变性、稳定性、无毒性、无刺激性以及电导性。膨润土作污水处理的净化剂、吸附剂，给环境保护带来一条新途径。由于膨润土具有分散性能好，颗粒小、比表面大等特点，在污水处理中，可大量吸附污物毒物。钙基膨润土独特的晶体结构，使其对重金属离子拥有良好的交换性和选择性。钙基膨润土处理污水的方法不但简单、有效而且成本低，并且重金属在脱吸附时的释放率较低，无二次污染，所以在膨润土资源丰富的地区，研究利用其处理含重金属污水意义重大。 朱一民[3]等学者经过实验研究发现钙基膨润土对铜离子有较好的吸附效果。铜离子的吸附在15min就达到吸附平衡；当铜离子初始质量浓度为190.6mg/L时，在PH=6.03，t=20 0C，吸附时间τ=15min，吸附剂用量为10g/L时，膨润土对铜离子的吸附率为94%，对初始质量浓度为635.4mg/L的铜离子溶液，膨润土对铜离子的吸附率仍达57%。 2.3 海藻酸对铜离子的吸附 海藻是一种丰富的海洋生物资源，海藻酸分子链上含有大量游离的羧基和羟基，通过络合与离子交换与金属离子形成稳定的螯合物，饱和吸附后很难自发地解吸附。由于海藻酸是一种高分子羧酸，它对不同的金属离子具有不同的结合力[4]。文献资料表明，海藻酸结合金属离子的能力为Pb2+ Cu2+ Cd2+ Ba2+ Sr2+ Ca2+ Co2+ =Ni2+ =Zn2+ Mn2+ 。其中，对重金属离子的结合力比对钙离子的结合力强。基于此，海藻酸纤维可以被用来吸附水溶液中的重金属离子[4]。 利用藻类吸附回收废水中金属离子的技术作为一种生物吸附方法是国外研究较多的一种处理重金属污染的新方法，因其特有的优点而具有广阔的应用前景[5]。研究表明藻类对