改性淀粉类吸附剂的应用

[db:作者] / 2023-01-05 00:00

[应用]改性淀粉类吸附剂主要用于清除电镀、采矿、铅电池制造及黄铜冶炼等工业废水中的重金属离子。

傅正生等将淀粉与偶氮化合物接枝共聚，制得了4种不溶性树脂，用其对Cu2+、Zn2+、Co2+、Cd2+、Pb2+分别进行吸附，在这5种金属离子中吸附效率最高的是Cu2+，最低的是Pb2+。对不同金属离子吸附在pH值为5.5～6.5、吸附时间为5h时，吸附量达到最大。在室温下，用0.1mol/L HNO3溶液使得该不溶性树脂解吸，从而可以反复利用。同时经酸洗后可以回收金属。表4-42是四种接枝共聚物经3次吸附、解吸循环后对不同金属离子的吸附量值。

表4-42 四种接枝共聚物经3次吸附、解吸循环后对不同金属离子的吸附量值单位：mol/kg

其中，A、B、C、D的化学式分别如下：

表4-43 是三种交联淀粉对金属离子的吸附情况。CCS1、CCS2和CCS3是3种不同阳离子含量的季铵基交联阳离子淀粉，阳离子质量分数分别是0.61%、1.52%和2.18%，其吸附能力随阳离子含量的增加而增大。由增加吸附剂量的实验得知：增加阳离子的量比增加吸附剂的量对于提高吸附能力要有效得多。

表4-43三种交联淀粉对金属离子的吸附

Xu等用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(65%水溶液)、环氧氯丙烷和氯乙酸制备出的交联两性淀粉(CAS)对水溶液中Pb2+、Cu2+、Zn2+和Cr6+的吸附性能及影响因素进行了研究和分析，发现其对前3种金属离子的吸附作用主要是利用交联两性淀粉中的—COO-与Pb2+、Cu2+和Zn2+进行结合。吸附能力依赖于溶液pH值，Pb2+、Cu2+和Zn2+的浓度、交联两性淀粉阴离子羟基取代度(DS)和交联两性淀粉的量。他们在实验室制备了3种交联两性淀粉CAS1、CAS2和CAS3。其中，CAS1、CAS2和CAS3阳离子DS为0.3，阴离子DS分别为0.12、0.20和0.33；CAS1(A)、CAS2(A)和CAS3(A)阳离子DS为0.3，阴离子DS分别为0.19、0.23和0.29。它们对金属离子吸附的最佳pH值是不同的(见表4-44)。CAS对这3种离子吸附能力随Pb2+、Cu2+和Zn2+初浓度的增加而增加。CAS对前3种离子的吸附能力随阴离子DS的增加而增加。随CAS用量的增加，Pb2+、Cu2+和Zn2+的残余浓度减少，但不同DS对其减少的量是不同的，从理论上讲，DS为0.20时的吸附能力应该是DS为0.12时的1.5倍，但结果前者要比后者高得多，因为在高DS情况下，吸附微粒间的作用更加强烈，因此在金属离子初浓度一定的条件下，增加DS比增加吸附剂用量更加有效和经济。而对于Cr6+，采用CAS1(A)、CAS2(A)和CAS3(A)对其进行吸附，离子浓度与交联两性淀粉的量对Cr6+吸附的影响与前面是相同的。不同的是其吸附能力随着阴离子DS的增加而减小，这是因为Cr6+在溶液中以HCrO7的形式存在，主要与交联两性淀粉中的阳离子作用，阴离子DS的增加阻碍了它与阳离子的结合。CAS对Cr6+间的吸附能力应该随阳离子DS和吸附剂量的增加而增大。

表4-44 几种交联两性淀粉对金属离子的吸附

笔者曾用静态法和动态法研究羧甲基淀粉(CMS)吸附剂对Cr3+、Al3+的吸附效果以及pH值对吸附效果的影响，然后用不同浓度的HCl溶液(0.3～1.2mol/L)进行解吸，研究解吸Cr3+、Al3+的回收情况，并探讨了吸附剂的吸附机理，结果表明：CMS吸附剂的静态等温吸附符合Freundilich吸附等温式，动态吸附的吸附时间大大缩短，明显优于静态吸附，吸附的pH值范围宽，为4.0～10.0，在解吸过程中，使用0.6mol/L HCl溶液效果最佳，Cr3+、Al3+的最大回收率分别可达96.1%～97.0%。表4-45是CMS吸附剂对Cr3+、Al3+的吸附效果。

表4-45 CMS吸附剂吸附Cr3+、AI3+的效果

20世纪70年代美国WINGR.E.等由淀粉经交联反应和黄原酸化反应制得不溶性淀粉黄原酸醋(ISX)，它是淀粉黄原酸钠和镁盐的混合物，具有离子交换的功能。ISX不仅能脱除多种重金属离子，而且在酸性条件下还能将Cr6+还原为Cr3+。不溶性淀粉黄原酸钠镁能与铬、钴、锰、镍、锌和其他若干重金属离子生成配合物而沉淀，钠、镁离子则进入水中，因此可将其用于工业废水处理，除去重金属。用ISX处理含重金属离子的废水，操作简单，工作温度范围广，在pH值为3～11范围内均可有效地去除废水中的重金属离子。

将ISX用来处理含镍电镀废水，脱除率达到95%以上，镍残余浓度小于0.2mg/L，低于国家规定的排放标准。ISX对各种价态的铬离子，包括阳离子和铬酸根阴离子均有相当高的脱除效果，脱除率大于99%，残余浓度小于0.1mg/L，低于排放标准，残渣稳定，也不会引起二次污染。

汪玉庭等以可溶性淀粉为基体，经环氧氯丙烷交联制备交联淀粉，以Fe2+ -H2O2为引发剂，将丙烯腈单体接枝到交联淀粉上，制得水不溶性接枝羧基淀粉聚合物，可有效地去除水体中的Gd2+、Pb2+、Cu2+、Cr3+等重金属离子，pH值在7～10范围内效果较好，稀酸可脱附，回收重金属，再生离子交换树脂。

金漫彤用经过过硫酸钾预处理并经巴氏法灭菌的可溶性淀粉溶液与丙烯酸聚合制得淀粉接枝丙烯酸，其分子链中存在游离羟基和羟基基团，可吸附Cr6+，吸附容量达42.23mg/g，Cr6+去除率可达71.11%，且该吸附剂对Cr6+具有较高的吸附选择性，可用于工矿企业污水的处理。

邹新喜采用玉米或红薯淀粉，经环氧氯丙烷、醚化剂(氯醋酸和3-氯-2羟基丙基三甲基氯化氨)阴、阳离子化，制得两性淀粉，它对重金属离子的吸附能力很强，吸附容量高，可处理多种重金属阳、阴离子或混合离子溶液，树脂可再生并能反复利用，因此，可望应用于电镀废水、矿物及冶金工业提取重金属离子、进行污水处理等。

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