摘要
随着现代工业的快速发展，水污染问题日益严重。吸附法具有效率高、选择性强、工艺简单等优势，是去除废水中污染物的重要方法。在环境吸附领域中，高容量和高性能的生物基吸附剂是最佳材料，淀粉具有来源广、绿色环保、可生物降解且易修饰改性等诸多优势，淀粉纳米晶( SNCs)具有粒径小、比表面积大以及纳米特性等优势，应用在吸附领域具有很大潜力。本文以糯玉米淀粉为原料制备SNCs,再以交联法接枝聚乙烯亚胺(PEI)制得淀粉纳米晶接枝聚乙烯亚胺(SNCs-PEI),并对其进行表征，同时以SNCs-PEI为生物基吸附剂，探究其对阴离子染料甲基橙(MO)、刚果红( CR)、甲基蓝(MB)和重金属Cr(Ⅵ)的吸附性能及吸附机理。主要结果如下: (1) 以糯玉米淀粉为原料，采用酶预处理与酸水解相结合的方法制备SNCs,再以戊二醛为交联剂接枝PEI制备SNCs-PEI,通过正交实验优化制备方案，得到最佳条件为:反应时间为4 h,PEI用量为0.5 g,戊二醛用量为3 mL,制备的SNCs-PEI的氮含量高达2.32 ％,在pH=3时，SNCs-PEI的Zeta电位为+37.9 mV,红外光谱( FTIR) 和能量色散X射线光谱( EDAX) 表明SNCs上成功接枝了 PEI,SNCs接枝PEI之后，其晶型结构未发生改变。 (2) 以SNCs-PEI为吸附剂，探究其对MO和CR的吸附性能，研究表明，SNCs-PEI对MO和CR的吸附分别在60 min和120 min达到吸附平衡，在pH=3、SNCs-PEI用量为0.1 g和染料初始浓度为130 mg/L条件下,SNCs-PEI对MO和CR的吸附量最大值分别为79.10和57.05 mg/g,对吸附过程进行拟合发现更符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型，表明SNCs-PEI去除水溶液中的MO和CR是一个单层均质的化学吸附过程，该吸附过程是一个自发的、吸热的、熵增的过程，FTIR表明了 SNCs-PEI上吸附了 MO和CR。 (3)以SNCs为基材、戊二醛为交联剂，分别接枝0.05、0.25和0.50 g的PEI，制得接枝三种不同PEI含量的吸附剂分别标记为SNCs-PEI-0.05、SNCs-PEI-0.25和SNCs-PEI-0.50,并探究其对MB的吸附性能，研究表明，在pH=7、吸附剂用量为0.1g和初始浓度为300 mg/L的条件下吸附60 min后，SNCs-PEI-0.05、SNCs-PEI-0.25和SNCs-PEI-0.50对MB的吸附量分别为195.05、232.72和240.16 mg/g,对吸附过程进行拟合发现更符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型，表明SNCs-PEI去除水溶液中的MB为一个单层均质的化学吸附过程，在25、30和35℃温度下，SNCs-PEI-0.50对MB的最大吸附量分别为337.84、377.36和383.14 mg/g,热力学分析可知SNCs-PEI对MB的吸附是一个自发的吸热过程，FTIR表明SNCs-PEI上成功吸附了 MB染料。 (4) 以H2O2为氧化剂制备氧化淀粉纳米晶( OSNCs),再分别与100 g的0.1 wt％、1.0 wt％和3.0 wt％ PEI水溶液反应，制得接枝三种不同PEI含量的吸附剂分别标记为OSNCs-0.1wt％PEI、OSNCs-1.0wt％PEI 和 OSNCs-3.0wt％PEI,pH=3 时，OSNCs-0.1wt％PEI、OSNCs-1.0wt％PEI 和 OSNCs-3.0wt％PEI 的 Zeta 电位分别为+30.4、+43.2和+46.3 mV,FTIR和EDAX表明SNCs上的羟基被氧化成醛基，并成功接枝PEI;探究其对水溶液中六价铬的吸附性能，研究表明,在pH=3、Cr(Ⅵ)初始浓度为1000 mg/L、吸附剂用量为0.1 g和吸附时间为60 min的条件下，OSNCs-0.1wt％PEI、OSNCs-1.0wt％PEI 和 OSNCs-3.0wt％PEI 对 Cr(Ⅵ)的吸附量分别为 103.56、173.91 和184.35 mg/g,其吸附过程更符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温线模型，表明OSNCs-PEI去除水溶液中的Cr(Ⅵ)是一个非均相的化学吸附过程，该吸附过程是一个自发的、熵增的吸热过程，FTIR表明OSNCs-PEI上成功吸附了重金属Cr(Ⅵ)。
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