摘要：制備了羧甲基甲殼素-丙烯酰胺接枝共聚物，研究了其對印染廢水的吸附脫色能力。結果顯示羧甲基甲殼素-丙烯酰胺接枝共聚物對印染廢水具有良好的吸附脫色性能。脫色實驗最佳工藝條件為，接枝率為67.5％的羧甲基甲殼素-丙烯酰胺接枝共聚物，在投放量為0.6g·L-1，溫度為20℃，脫色時間為15min的條件下，脫色率可達到96.3%，脫色效果良好。羧甲基甲殼素-丙烯酰胺接枝共聚物是一類有應用價值的廉價印染廢水脫色劑，可進一步開發研究。
關鍵詞：接枝共聚物；羧甲基甲殼素；印染廢水；脫色
前言
印染廢水具有水量大，有機污染物含量高、難降解物質多、色度高以及組分復雜等特點，屬于難處理的工業廢水、印染行業是工業廢水排放大戶，隨著合成染料的發展以及消費者對印染加工要求的提高，大量新型印染助劑、功能染料、漿料等的廣泛應用，致使印染廢水中有機物質成分越來越復雜多變，現已成為困擾印染廢水治理的關鍵問題[1]。目前印染廢水的處理一般先通過物理化學方法進行預脫色，去除生物毒性大、色度高的染料分子，提高廢水的可生化性，然后通過后續生化處理，達到綜合治理的目的。其中作為印染廢水預處理的物理化學處理十分關鍵，在物理處理法中應用最多的是吸附法。處理印染廢水的吸附劑有粉煤灰[2]、活性炭[3]等。許多研究人員也在開發其它價格便宜、材料易得、對印染廢水中染料吸附性能優良的新型吸附劑[4,5]。
甲殼素是一種類似纖維素的天然高分子聚合物，主要從節肢動物如蝦、蟹殼和真菌中提取，資源豐富，是自然界中僅次于纖維素的第二大類生物材料，也是地球上除蛋白質外數量最大的含氮天然有機物。國內外關于甲殼素及其衍生物的應用研究非常活躍，在重金屬提取回收、紡織印染、造紙等方面有著廣泛的應用，是典型的環境友好材料[6]。目前對甲殼素進行化學改性，制備印染廢水脫色劑的報道不多，本文將其水溶性衍生物羧甲基甲殼素與丙烯酰胺共聚，得到羧甲基甲殼素接枝丙烯酰胺共聚物，并將研制的聚合物用于處理印染廢水，進一步探討了處理印染廢水的最佳工藝條件。
1·實驗部分
1.1材料與儀器
羧甲基甲殼素，浙江玉環化工廠，羧化度65%，平均相對分子質量80000；丙烯酰胺，分析純，西安化學試劑廠；過硫酸銨、乙醇、丙酮，分析純，天津化學試劑二廠；印染廢水取自西安市戶縣某紡織有限責任公司。UV-2250型紫外-可見分光光度計，日本島津公司；722型分光光度計，上海精密科學儀器有限公司。
1.2接枝共聚物的制備
將羧甲基甲殼素溶于去離子水中，加入丙烯酰胺，攪拌均勻后，通氮氣保護，加熱至預定溫度。加入定量過硫酸銨水溶液，恒溫反應一段時間，冷卻產物傾入大量無水乙醇，過濾。將不純的接枝產物在索氏提取器中用丙酮抽提8h以除去均聚物，真空60℃干燥至恒重得羧甲基甲殼素-丙烯酰胺接枝共聚物。接枝率G%按下式計算：
G%=(W1-W0)/W0×100%
式中W0、W1分別指羧甲基甲殼素、羧甲基甲殼素-丙烯酰胺接枝共聚物的質量。
1.3印染廢水的脫色處理
將印染廢水，采用UV-2250型紫外-可見分光光度計進行掃描，測得該印染廢水的最大吸收波長A0為604nm。取一定量的通過100目的接枝共聚物于100mL圓底燒瓶中，再加入100mL印染廢水，用水浴控制恒溫，進行磁力攪拌一定時間后，取樣，離心分離后取上清液，用分光光度計在604nm下測試吸附前、后的吸光度值。考察印染廢水的脫色效果，按下式計算脫色率η。
η=（1-At/A）0×100％
式中：η為脫色率，％；A0為吸附前印染廢水的吸光度值；At為吸附后的吸光度值。
2·結果和討論
2.1聚合物接枝率對脫色效果的影響
取印染廢水100.0 mL，投放不同接枝率的羧甲基甲殼素-丙烯酰胺接枝共聚物0.6 g，在室溫下脫色吸附20min，考察脫色效果與聚合物接枝率的關系，結果如圖1所示。不同接枝率的羧甲基甲殼素-丙烯酰胺接枝共聚物脫色效果均優于羧甲基甲殼素，說明接枝側鏈對脫色有增效作用；但是隨著接枝率的不斷提高，脫色效果變差，可能原因是聚合物的交聯程度增加，在印染廢水中的可分散程度降低，反而降低了脫色能力。當接枝率為67.5％時，羧甲基甲殼素-丙烯酰胺接枝共聚物對印染廢水的脫色效果較佳。
2.2聚合物投放量對脫色效果的影響
取印染廢水100.0 mL，通過改變接枝率為67.5％的羧甲基甲殼素-丙烯酰胺接枝共聚物投放量，在室溫吸附20min，脫色效果與投放量的關系如圖2所示。可以看出，羧甲基甲殼素-丙烯酰胺接枝共聚物投放量在0.2～0.6g·L-1范圍內，隨著投放量的增加，對印染廢水的脫色率提高，從35.6%增加到96.3%，當吸附劑投放量超過0.6g·L-1后，脫色率趨于恒定，說明吸附脫色與解析過程逐漸趨于平衡。因此，羧甲基甲殼素-丙烯酰胺接枝共聚物投放量為0.6g·L-1聚合物較佳。
2.3脫色溫度對脫色效果的影響
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