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(duì)印染廢水的吸附脫色能力。結(jié)果顯示羧甲基甲殼素-丙烯酰胺接枝共聚物對(duì)印染廢水具有良好的吸附脫色性能。脫色實(shí)驗(yàn)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(shí)間為15min的條件下，脫色率可達(dá)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(yīng)用價(jià)值的廉價(jià)印染廢水脫色劑，可進(jìn)一步開發(fā)研究。
關(guān)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(jī)污染物含量高、難降解物質(zhì)多、色度高以及組分復(fù)雜等特點(diǎn)，屬于難處理的工業(yè)廢水、印染行業(yè)是工業(yè)廢水排放大戶，隨著合成染料的發(fā)展以及消費(fèi)者對(duì)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(yīng)用，致使印染廢水中有機(jī)物質(zhì)成分越來越復(fù)雜多變，現(xiàn)已成為困擾印染廢水治理的關(guān)鍵問題[1]。目前印染廢水的處理一般先通過物理化學(xué)方法進(jìn)行預(yù)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(xù)生化處理，達(dá)到綜合治理的目的。其中作為印染廢水預(yù)處理的物理化學(xué)處理十分關(guān)鍵，在物理處理法中應(yīng)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(fā)其它價(jià)格便宜、材料易得、對(duì)印染廢水中染料吸附性能優(yōu)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(jié)肢動(dòng)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(zhì)外數(shù)量最大的含氮天然有機(jī)物。國內(nèi)外關(guān)于甲殼素及其衍生物的應(yīng)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(yīng)用，是典型的環(huán)境友好材料[6]。目前對(duì)甲殼素進(jìn)行化學(xué)改性，制備印染廢水脫色劑的報(bào)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(jìn)一步探討了處理印染廢水的最佳工藝條件。
1·實(shí)驗(yàn)部分
1.1材料與儀器
羧甲基甲殼素，浙江玉環(huán)化工廠，羧化度65%，平均相對(duì)分子質(zhì)量80000；丙烯酰胺，分析純，西安化學(xué)試劑廠；過硫酸銨、乙醇、丙酮，分析純，天津化學(xué)試劑二廠；印染廢水取自西安市戶縣某紡織有限責(zé)任公司。UV-2250型紫外-可見分光光度計(jì)，日本島津公司；722型分光光度計(jì)，上海精密科學(xué)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?dú)獗Ｗo(hù)，加熱至預(yù)定溫度。加入定量過硫酸銨水溶液，恒溫反應(yīng)一段時(shí)間，冷卻產(chǎn)物傾入大量無水乙醇，過濾。將不純的接枝產(chǎn)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(jì)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(zhì)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(jì)進(jìn)行掃描，測(cè)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(jìn)行磁力攪拌一定時(shí)間后，取樣，離心分離后取上清液，用分光光度計(jì)在604nm下測(cè)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(jì)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(jié)果和討論
2.1聚合物接枝率對(duì)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(guān)系，結(jié)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(yōu)于羧甲基甲殼素，說明接枝側(cè)鏈對(duì)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(lián)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(dāng)接枝率為67.5％時(shí)，羧甲基甲殼素-丙烯酰胺接枝共聚物對(duì)印染廢水的脫色效果較佳。
2.2聚合物投放量對(duì)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(guān)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(nèi)，隨著投放量的增加，對(duì)印染廢水的脫色率提高，從35.6%增加到96.3%，當(dāng)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(duì)脫色效果的影響
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