多糖巨球的制备及其在污水处理中的应用研究

【摘要】：多糖巨球是一种原料广泛，易降解，无污染的生物制剂。应用于污水处理中，具有对环境无二次污染、吸附性能优越的特性。本论文以研究多糖巨球的制备和其在污水处理中的应用为主要目的，对多糖巨球在污水处理中的应用起到奠基作用。 本论文以马铃薯淀粉为原料，环氧氯丙烷为交联剂，Span60为表面活性剂，大豆油为油相，采用反相悬浮法合成多糖巨球，并利用倒置荧光显微镜对多糖巨球的形貌进行观察。以吸附量为考察指标，探讨了合成条件对多糖巨球吸附性能的影响规律。选择表面活性剂用量、油相用量、淀粉质量分数、交联剂用量4个因素，进行正交实验优化了多糖巨球合成条件。使用可见光分光光度计和紫外光分光光度计研究了多糖巨球对甲基橙、铜离子、苯酚、铵离子的吸附性能。 多糖巨球的吸附量随表面活性剂用量和交联剂用量的增大先增大后减小然后再增大。当表面活性剂用量和交联剂用量分别为0.2g和4.0mL时，合成的多糖巨球对色素的吸附量最大。多糖巨球的吸附量随淀粉质量分数的增大先增大后减小。淀粉质量分数为10%时，所合成的多糖巨球对色素的吸附量最大。多糖巨球的吸附量随油用量和搅拌速度的增大而增大。油用量为140mL时，所合成的多糖巨球对色素的吸附量达到最大值。当搅拌速度为600rad/min时，合成的多糖巨球满足实验要求。研究得出：各个因素对多糖巨球吸附量的影响程度不同，交联剂用量＞淀粉质量分数＞油用量＞表面活性剂用量。优化后的多糖巨球制备条件为：表面活性剂用量0.25g、交联剂用量3.7mL、油用量155mL、淀粉质量分数9%。制备了粒径在0.3~2.4mm的多糖巨球。得到的多糖巨球交联良好，粒径均匀，分散性较好，具多孔性。对多糖巨球吸附甲基橙、铜离子、苯酚、铵离子进行研究。结果表明：甲基橙和硫酸铜的初始浓度、pH值和吸附温度对多糖巨球吸附量影响明显。实验过程中未发现多糖巨球对苯酚和NH4+有吸附作用。 总之，多糖巨球制备工艺简单，具有一定的污水处理能力，能吸附色素，重金属离子。但是未见到对水污染物中的有机化合物和非金属阳离子的吸附。 【关键词】：马铃薯淀粉 多糖巨球 反相悬浮法 吸附性能 污水处理
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：O636.12;X703
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-26
• 前言11-12
• 1.1 淀粉12-13
• 1.2 变性淀粉13-16
• 1.2.1 变性淀粉的概念13
• 1.2.2 变性淀粉的种类13-16
• 1.2.2.0 羧甲基淀粉13-14
• 1.2.2.1 交联淀粉14-15
• 1.2.2.2 酸变性淀粉15
• 1.2.2.3 氧化淀粉15
• 1.2.2.4 阳离子淀粉15
• 1.2.2.5 接枝共聚淀粉15-16
• 1.3 淀粉微球16-18
• 1.3.1 淀粉微球的性质16
• 1.3.2 淀粉微球的制备方法16-18
• 1.3.2.1 反相悬浮法16-17
• 1.3.2.2 反相悬浮液的聚合机理17
• 1.3.2.3 反相悬浮法在淀粉微球制备中的应用17-18
• 1.4 水处理剂18-22
• 1.4.1 水处理剂的种类18-22
• 1.4.1.1 阻垢剂18-19
• 1.4.1.2 絮凝剂19-20
• 1.4.1.3 缓蚀剂20
• 1.4.1.4 杀菌剂20-21
• 1.4.1.5 多功能水处理剂与绿色水处理剂21-22
• 1.4.1.6 其他辅助剂22
• 1.5 生物可降解高分子微球在污水处理中的研究现状22-23
• 1.5.1 壳聚糖微球在污水处理中的研究现状22-23
• 1.5.2 淀粉微球在污水处理中的研究现状23
• 1.6 水环境23-25
• 1.6.1 水对社会的意义23-24
• 1.6.2 水污染的来源及分类24-25
• 1.7 发展趋势25-26
• 第二章 材料与方法26-37
• 2.1 实验仪器和材料26-27
• 2.2 实验方法27-28
• 2.2.1 多糖巨球的制备27
• 2.2.2 实验溶液的配制27-28
• 2.3 吸附性能研究28-32
• 2.3.1 标准曲线的绘制28-31
• 2.3.1.1 甲基橙浓度—吸光度标准曲线28-29
• 2.3.1.2 苯酚溶液浓度－吸光度标准曲线29-30
• 2.3.1.3 硫酸铜溶液浓度—吸光度标准曲线30
• 2.3.1.4 氯化铵溶液浓度—吸光度标准曲线30-31
• 2.3.2 多糖巨球对甲基橙吸附量的测定31
• 2.3.3 对多糖巨球交联的检验31-32
• 2.4 对多糖巨球制备的研究32-34
• 2.4.1 影响多糖巨球粒径及其吸附特性因素的研究32-33
• 2.4.1.1 表面活性剂用量对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响32
• 2.4.1.2 淀粉质量分数对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响32
• 2.4.1.3 油相用量对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响32
• 2.4.1.4 交联剂用量对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响32
• 2.4.1.5 搅拌速度对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响32-33
• 2.4.1.6 反应温度对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响33
• 2.4.2 对多糖巨球制备条件的优化33-34
• 2.4.3 对多糖巨球的表征34
• 2.4.3.1 显微镜观测34
• 2.4.3.2 原料淀粉及多糖巨球粒径的测量34
• 2.5 多糖巨球对不同物质吸附的分析34-37
• 2.5.0 多糖巨球对不同物质吸附量和吸附率的测定34-35
• 2.5.1 多糖巨球吸附甲基橙的分析35
• 2.5.2 多糖巨球吸附 Cu2+的分析35
• 2.5.3 多糖巨球吸附苯酚的分析35-36
• 2.5.4 多糖巨球吸附 NH+4的分析36-37
• 第三章 结果与讨论37-55
• 3.1 多糖巨球制备的研究37-43
• 3.1.1 影响多糖巨球粒径及其吸附特性因素的研究37-41
• 3.1.1.1 表面活性剂用量对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响37-38
• 3.1.1.2 淀粉质量分数对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响38-39
• 3.1.1.3 油相用量对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响39-40
• 3.1.1.4 交联剂用量对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响40-41
• 3.1.1.5 搅拌速度对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响41
• 3.1.1.6 反应温度对多糖巨球粒径及其吸附特性的影响41
• 3.1.2 多糖巨球制备条件的优化41-42
• 3.1.3 对优化后多糖巨球制备条件的验证42
• 3.1.4 对多糖巨球是否完全交联的检验42-43
• 3.1.5 对多糖巨球的表征43
• 3.2 多糖巨球吸附特性的研究43-55
• 3.2.1 多糖巨球对不同物质的吸附43-44
• 3.2.2 多糖巨球吸附甲基橙和 Cu2+的分析44-47
• 3.2.2.1 吸附时间与多糖巨球吸附甲基橙和 Cu2+的关系44-46
• 3.2.2.2 环境温度对多糖巨球吸附甲基橙和 Cu2+的影响46-47
• 3.2.3 多糖巨球吸附甲基橙的分析47-51
• 3.2.3.1 对不同 pH 下甲基橙溶液标准曲线的研究47-48
• 3.2.3.2 不同 pH 对多糖巨球吸附甲基橙的影响48-49
• 3.2.3.3 甲基橙初始浓度对多糖巨球吸附甲基橙的影响49-50
• 3.2.3.4 多糖巨球投入量与多糖巨球吸附甲基橙的关系50-51
• 3.2.4 多糖巨球吸附 Cu2+的分析51-53
• 3.2.4.1 不同 pH 对多糖巨球吸附 Cu2+的影响51-52
• 3.2.4.2 硫酸铜初始浓度对多糖巨球吸附 Cu2+的影响52-53
• 3.2.4.3 多糖巨球投入量与多糖巨球吸附 Cu2+的关系53
• 3.2.5 多糖巨球吸附 NH+4和苯酚的分析53-55
• 第四章 结论55-57
• 参考文献57-61
• 致谢61

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