魔芋葡甘聚糖交聯(lián)羧甲基改性及其對金屬離子的吸附和解吸性能研究.pdf

1、魔芋葡甘聚糖(KonjacGlucomannan，簡稱KGM)是繼淀粉和纖維素之后，一種較為豐富的可再生天然高分子資源，已成為具有應用前景的環(huán)境友好生物材料。本文以魔芋葡甘聚糖為主要研究對象，在了解魔芋葡甘聚糖在不同pH值的溶液行為的基礎上，研究了魔芋葡甘聚糖進行交聯(lián)羧甲基改性的最佳條件，探討了交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖對金屬離子的吸附及解吸性能，表征了魔芋葡甘聚糖、交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖(CrosslinkedCarboxymethylK

2、onjacGlucomannan，簡稱CCMKGM)及其吸附金屬離子后產(chǎn)物(MetalCrosslinkedCarboxymethylKoniacGlucomannan，簡稱MCCMKGM)的結構特點。本實驗的主要結論如下： 1.魔芋葡甘聚糖在不同pH值的溶液構象初探。 采用粘度法研究不同pH值下魔芋葡甘聚糖(KGM)溶液的特性粘度，采用剛果紅染色法分析了不同pH值和尿素濃度對KGM溶液構象的影響。特性粘度實驗表明：在p

3、H值為4、6、7、8、10時，0.6g/L的KGM的特性粘度分別為1520.2mL/g、1472mL/g、1616.6mL/g、1590.5mL/g、1414.1mL/g，代入已建立的Mark-Houwink方程［η］=5.96×10-2Mw0.73，求得對應pH值下KGM的重均摩爾質量Mw分別為1.07×106、1.04×106、1.18×106、1.16×106、0.99×106；剛果紅(CR)實驗表明：KGM可能具有某種螺旋結構，

4、而高pH值條件可能致使這種螺旋結構發(fā)生解體。 2.交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖改性條件的研究。 以異丙醇為分散劑，環(huán)氧氯丙烷為交聯(lián)劑，在堿性介質中由一氯乙酸和魔芋葡甘聚糖(KGM)反應，制備交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖(CCMKGM)，通過二次回歸正交旋轉組合設計對其進行了優(yōu)化，根據(jù)SAS分析得出最佳制備條件：NaOH為12mL、MCA為12mL、ECH為1mL，在最佳條件下測得取代度為0.6068。改性KGM對金屬離子Cu2+、C

5、r3+、Cd2+、pb2+的吸附率及其吸附容量：對Cu2+的吸附率為78.62％，Cr3+的吸附率為85.47％，Cd2+的吸附率為74.20％、Pb2+的吸附率為99.15％；對Cu2+的吸附容量為24.94mg/g，Cr3+的的吸附容量為24.27mg/g，Cd2+的吸附容量為23.92mg/g，Pb2+的吸附容量為26.04mg/g。 3.交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖對金屬離子的吸附及解吸性能研究。 考察了金屬離子初始濃

6、度、吸附時間、吸附劑用量、pH、溫度對交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖吸附水中Cu2+、Cd2+、Cr3+以及Pb2+的影響，對吸附動力學進行了探討。結果表明，金屬離子初始濃度、吸附時間、吸附劑用量、pH是影響吸附效果的重要因素，在金屬離子初始濃度為200mg/L、吸附劑用量0.75％、pH值為5、溫度為25℃時對金屬離子的吸附率最好。經(jīng)過20min，四種金屬離子在交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖上的吸附可達平衡，吸附率分別為Cu2+93.51％、Cd2+

7、91.02％、Cr3+89.68％、pb2+97.64％。對交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖吸附金屬離子后的解吸試驗可知：采用0.3mol/L的HCl、在20min的條件下對Cd(99.6％)、Cu(86.3％)的解吸效果較好，而對Cr(21.8％)、Pb(5.8％)的解吸效果較差。 4.魔芋葡甘聚糖、交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖及其吸附金屬離子后產(chǎn)物的結構表征。 通過傅立葉紅外光譜、拉曼光譜、X-射線衍射光譜以及掃描電鏡等現(xiàn)代儀器分析

8、手段，對魔芋葡甘聚糖、交聯(lián)羧甲基魔芋葡甘聚糖及其吸附金屬離子后產(chǎn)物進行了結構表征。 由紅外光譜圖譜和拉曼光譜圖譜分析：KGM存在乙?；ㄟ^交聯(lián)羧甲基改性后，在CCMKGM中乙?；幻摮?。另外，在指紋區(qū)，三者的結構也發(fā)生了很大的變化。 X-衍射圖譜分析：KGM的X-衍射圖譜，KGM主要呈現(xiàn)無定型結構，僅有少數(shù)結晶。CCMKGM晶型結構也沒有發(fā)生大的變化，但有新的衍射峰出現(xiàn)。而MCCMKGM峰的強度明顯降低，面間距變小。