改性淀粉類(lèi)吸附劑的應(yīng)用

[db:作者] / 2023-01-05 00:00

[應(yīng)用]改性淀粉類(lèi)吸附劑主要用于清除電鍍、采礦、鉛電池制造及黃銅冶煉等工業(yè)廢水中的重金屬離子。

傅正生等將淀粉與偶氮化合物接枝共聚，制得了4種不溶性樹(shù)脂，用其對(duì)Cu2+、Zn2+、Co2+、Cd2+、Pb2+分別進(jìn)行吸附，在這5種金屬離子中吸附效率最高的是Cu2+，最低的是Pb2+。對(duì)不同金屬離子吸附在pH值為5.5～6.5、吸附時(shí)間為5h時(shí)，吸附量達(dá)到最大。在室溫下，用0.1mol/L HNO3溶液使得該不溶性樹(shù)脂解吸，從而可以反復(fù)利用。同時(shí)經(jīng)酸洗后可以回收金屬。表4-42是四種接枝共聚物經(jīng)3次吸附、解吸循環(huán)后對(duì)不同金屬離子的吸附量值。

表4-42 四種接枝共聚物經(jīng)3次吸附、解吸循環(huán)后對(duì)不同金屬離子的吸附量值單位：mol/kg

其中，A、B、C、D的化學(xué)式分別如下：

表4-43 是三種交聯(lián)淀粉對(duì)金屬離子的吸附情況。CCS1、CCS2和CCS3是3種不同陽(yáng)離子含量的季銨基交聯(lián)陽(yáng)離子淀粉，陽(yáng)離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是0.61%、1.52%和2.18%，其吸附能力隨陽(yáng)離子含量的增加而增大。由增加吸附劑量的實(shí)驗(yàn)得知：增加陽(yáng)離子的量比增加吸附劑的量對(duì)于提高吸附能力要有效得多。

表4-43三種交聯(lián)淀粉對(duì)金屬離子的吸附

Xu等用3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨(65%水溶液)、環(huán)氧氯丙烷和氯乙酸制備出的交聯(lián)兩性淀粉(CAS)對(duì)水溶液中Pb2+、Cu2+、Zn2+和Cr6+的吸附性能及影響因素進(jìn)行了研究和分析，發(fā)現(xiàn)其對(duì)前3種金屬離子的吸附作用主要是利用交聯(lián)兩性淀粉中的—COO-與Pb2+、Cu2+和Zn2+進(jìn)行結(jié)合。吸附能力依賴(lài)于溶液pH值，Pb2+、Cu2+和Zn2+的濃度、交聯(lián)兩性淀粉陰離子羥基取代度(DS)和交聯(lián)兩性淀粉的量。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室制備了3種交聯(lián)兩性淀粉CAS1、CAS2和CAS3。其中，CAS1、CAS2和CAS3陽(yáng)離子DS為0.3，陰離子DS分別為0.12、0.20和0.33；CAS1(A)、CAS2(A)和CAS3(A)陽(yáng)離子DS為0.3，陰離子DS分別為0.19、0.23和0.29。它們對(duì)金屬離子吸附的最佳pH值是不同的(見(jiàn)表4-44)。CAS對(duì)這3種離子吸附能力隨Pb2+、Cu2+和Zn2+初濃度的增加而增加。CAS對(duì)前3種離子的吸附能力隨陰離子DS的增加而增加。隨CAS用量的增加，Pb2+、Cu2+和Zn2+的殘余濃度減少，但不同DS對(duì)其減少的量是不同的，從理論上講，DS為0.20時(shí)的吸附能力應(yīng)該是DS為0.12時(shí)的1.5倍，但結(jié)果前者要比后者高得多，因?yàn)樵诟逥S情況下，吸附微粒間的作用更加強(qiáng)烈，因此在金屬離子初濃度一定的條件下，增加DS比增加吸附劑用量更加有效和經(jīng)濟(jì)。而對(duì)于Cr6+，采用CAS1(A)、CAS2(A)和CAS3(A)對(duì)其進(jìn)行吸附，離子濃度與交聯(lián)兩性淀粉的量對(duì)Cr6+吸附的影響與前面是相同的。不同的是其吸附能力隨著陰離子DS的增加而減小，這是因?yàn)镃r6+在溶液中以HCrO7的形式存在，主要與交聯(lián)兩性淀粉中的陽(yáng)離子作用，陰離子DS的增加阻礙了它與陽(yáng)離子的結(jié)合。CAS對(duì)Cr6+間的吸附能力應(yīng)該隨陽(yáng)離子DS和吸附劑量的增加而增大。

表4-44 幾種交聯(lián)兩性淀粉對(duì)金屬離子的吸附

筆者曾用靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法研究羧甲基淀粉(CMS)吸附劑對(duì)Cr3+、Al3+的吸附效果以及pH值對(duì)吸附效果的影響，然后用不同濃度的HCl溶液(0.3～1.2mol/L)進(jìn)行解吸，研究解吸Cr3+、Al3+的回收情況，并探討了吸附劑的吸附機(jī)理，結(jié)果表明：CMS吸附劑的靜態(tài)等溫吸附符合Freundilich吸附等溫式，動(dòng)態(tài)吸附的吸附時(shí)間大大縮短，明顯優(yōu)于靜態(tài)吸附，吸附的pH值范圍寬，為4.0～10.0，在解吸過(guò)程中，使用0.6mol/L HCl溶液效果最佳，Cr3+、Al3+的最大回收率分別可達(dá)96.1%～97.0%。表4-45是CMS吸附劑對(duì)Cr3+、Al3+的吸附效果。

表4-45 CMS吸附劑吸附Cr3+、AI3+的效果

20世紀(jì)70年代美國(guó)WINGR.E.等由淀粉經(jīng)交聯(lián)反應(yīng)和黃原酸化反應(yīng)制得不溶性淀粉黃原酸醋(ISX)，它是淀粉黃原酸鈉和鎂鹽的混合物，具有離子交換的功能。ISX不僅能脫除多種重金屬離子，而且在酸性條件下還能將Cr6+還原為Cr3+。不溶性淀粉黃原酸鈉鎂能與鉻、鈷、錳、鎳、鋅和其他若干重金屬離子生成配合物而沉淀，鈉、鎂離子則進(jìn)入水中，因此可將其用于工業(yè)廢水處理，除去重金屬。用ISX處理含重金屬離子的廢水，操作簡(jiǎn)單，工作溫度范圍廣，在pH值為3～11范圍內(nèi)均可有效地去除廢水中的重金屬離子。

將ISX用來(lái)處理含鎳電鍍廢水，脫除率達(dá)到95%以上，鎳殘余濃度小于0.2mg/L，低于國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。ISX對(duì)各種價(jià)態(tài)的鉻離子，包括陽(yáng)離子和鉻酸根陰離子均有相當(dāng)高的脫除效果，脫除率大于99%，殘余濃度小于0.1mg/L，低于排放標(biāo)準(zhǔn)，殘?jiān)€(wěn)定，也不會(huì)引起二次污染。

汪玉庭等以可溶性淀粉為基體，經(jīng)環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)制備交聯(lián)淀粉，以Fe2+ -H2O2為引發(fā)劑，將丙烯腈單體接枝到交聯(lián)淀粉上，制得水不溶性接枝羧基淀粉聚合物，可有效地去除水體中的Gd2+、Pb2+、Cu2+、Cr3+等重金屬離子，pH值在7～10范圍內(nèi)效果較好，稀酸可脫附，回收重金屬，再生離子交換樹(shù)脂。

金漫彤用經(jīng)過(guò)過(guò)硫酸鉀預(yù)處理并經(jīng)巴氏法滅菌的可溶性淀粉溶液與丙烯酸聚合制得淀粉接枝丙烯酸，其分子鏈中存在游離羥基和羥基基團(tuán)，可吸附Cr6+，吸附容量達(dá)42.23mg/g，Cr6+去除率可達(dá)71.11%，且該吸附劑對(duì)Cr6+具有較高的吸附選擇性，可用于工礦企業(yè)污水的處理。

鄒新喜采用玉米或紅薯淀粉，經(jīng)環(huán)氧氯丙烷、醚化劑(氯醋酸和3-氯-2羥基丙基三甲基氯化氨)陰、陽(yáng)離子化，制得兩性淀粉，它對(duì)重金屬離子的吸附能力很強(qiáng)，吸附容量高，可處理多種重金屬陽(yáng)、陰離子或混合離子溶液，樹(shù)脂可再生并能反復(fù)利用，因此，可望應(yīng)用于電鍍廢水、礦物及冶金工業(yè)提取重金屬離子、進(jìn)行污水處理等。

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