改性淀粉類吸附劑的應用

[db:作者] / 2023-01-05 00:00

[應用]改性淀粉類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種不溶性樹脂，用其對Cu2+、Zn2+、Co2+、Cd2+、Pb2+分別進行吸附，在這5種金屬離子中吸附效率最高的是Cu2+，最低的是Pb2+。對不同金屬離子吸附在pH值為5.5～6.5、吸附時間為5h時，吸附量達到最大。在室溫下，用0.1mol/L HNO3溶液使得該不溶性樹脂解吸，從而可以反復利用。同時經酸洗后可以回收金屬。表4-42是四種接枝共聚物經3次吸附、解吸循環后對不同金屬離子的吸附量值。

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

其中，A、B、C、D的化學式分別如下：

表4-43 是三種交聯淀粉對金屬離子的吸附情況。CCS1、CCS2和CCS3是3種不同陽離子含量的季銨基交聯陽離子淀粉，陽離子質量分數分別是0.61%、1.52%和2.18%，其吸附能力隨陽離子含量的增加而增大。由增加吸附劑量的實驗得知：增加陽離子的量比增加吸附劑的量對于提高吸附能力要有效得多。

表4-43三種交聯淀粉對金屬離子的吸附

Xu等用3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨(65%水溶液)、環氧氯丙烷和氯乙酸制備出的交聯兩性淀粉(CAS)對水溶液中Pb2+、Cu2+、Zn2+和Cr6+的吸附性能及影響因素進行了研究和分析，發現其對前3種金屬離子的吸附作用主要是利用交聯兩性淀粉中的—COO-與Pb2+、Cu2+和Zn2+進行結合。吸附能力依賴于溶液pH值，Pb2+、Cu2+和Zn2+的濃度、交聯兩性淀粉陰離子羥基取代度(DS)和交聯兩性淀粉的量。他們在實驗室制備了3種交聯兩性淀粉CAS1、CAS2和CAS3。其中，CAS1、CAS2和CAS3陽離子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)陽離子DS為0.3，陰離子DS分別為0.19、0.23和0.29。它們對金屬離子吸附的最佳pH值是不同的(見表4-44)。CAS對這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對其減少的量是不同的，從理論上講，DS為0.20時的吸附能力應該是DS為0.12時的1.5倍，但結果前者要比后者高得多，因為在高DS情況下，吸附微粒間的作用更加強烈，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濟。而對于Cr6+，采用CAS1(A)、CAS2(A)和CAS3(A)對其進行吸附，離子濃度與交聯兩性淀粉的量對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，這是因為Cr6+在溶液中以HCrO7的形式存在，主要與交聯兩性淀粉中的陽離子作用，陰離子DS的增加阻礙了它與陽離子的結合。CAS對Cr6+間的吸附能力應該隨陽離子DS和吸附劑量的增加而增大。

表4-44 幾種交聯兩性淀粉對金屬離子的吸附

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

表4-45 CMS吸附劑吸附Cr3+、AI3+的效果

20世紀70年代美國WINGR.E.等由淀粉經交聯反應和黃原酸化反應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、鎂離子則進入水中，因此可將其用于工業廢水處理，除去重金屬。用ISX處理含重金屬離子的廢水，操作簡單，工作溫度范圍廣，在pH值為3～11范圍內均可有效地去除廢水中的重金屬離子。

將ISX用來處理含鎳電鍍廢水，脫除率達到95%以上，鎳殘余濃度小于0.2mg/L，低于國家規定的排放標準。ISX對各種價態的鉻離子，包括陽離子和鉻酸根陰離子均有相當高的脫除效果，脫除率大于99%，殘余濃度小于0.1mg/L，低于排放標準，殘渣穩定，也不會引起二次污染。

汪玉庭等以可溶性淀粉為基體，經環氧氯丙烷交聯制備交聯淀粉，以Fe2+ -H2O2為引發劑，將丙烯腈單體接枝到交聯淀粉上，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范圍內效果較好，稀酸可脫附，回收重金屬，再生離子交換樹脂。

金漫彤用經過過硫酸鉀預處理并經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，可吸附Cr6+，吸附容量達42.23mg/g，Cr6+去除率可達71.11%，且該吸附劑對Cr6+具有較高的吸附選擇性，可用于工礦企業污水的處理。

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

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