磁性壳聚糖的制备及其对水中全氟辛烷磺酸的吸附研究.docx

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摘要：磁性壳聚糖是一种新型的高效吸附材料，具有环保、可再生和低价廉的特点。本文以壳聚糖为前驱体制备磁性壳聚糖，并研究其在水中全氟辛烷磺酸的吸附性能。研究表明，磁性壳聚糖对全氟辛烷磺酸具有非常好的吸附性能， mg/g。
关键词：磁性壳聚糖；全氟辛烷磺酸；吸附性能
引言：
近年来，随着化工、电子、塑料等工业的快速发展，有机污染物的排放量不断增加，导致环境污染问题日益严重。其中，全氟辛烷磺酸是一种广泛存在于自然界中的污染物。它具有强烈的生物毒性，易积累在生物体内，对生态环境和人体健康造成严重危害。
传统的处理方法，如化学氧化法、生化处理法和氧化还原法等处理方法，需要大量的能源和化学药品，且存在二次污染问题。因此，寻找一种高效、环保的处理方法是迫切需要的。
磁性壳聚糖作为一种新型的吸附材料，具有广泛的应用前景。壳聚糖是一种天然高分子材料，具有良好的生物相容性和可降解性。通过加入铁磁性纳米颗粒，可以制备出具有磁性的壳聚糖，其具有优异的吸附特性。
本文以壳聚糖为前驱体制备了磁性壳聚糖，并研究了其在水中全氟辛烷磺酸的吸附性能。
实验方法：
化学品及仪器：
壳聚糖：鱼胶原（Deqing）生物科技有限公司；
全氟辛烷磺酸：西安于米科技有限公司；
Fe3O4：西安天罗医药化工有限公司；
甲醇、无水醋酸、碘酸钾、甲苯、氨水：国家化学品标准品；
Uv-1800紫外-可见分光光度计：日本SHIMADZU公司；
TGA Q5000分析仪：美国TA公司；
SEM:日本Hirox公司；
XRD:德国久玛仪器公司。
样品制备：
（1）制备磁性壳聚糖
将3 g Fe3O4分散在100 mL去离子水中，并加入适量的无水醋酸调节pH值，搅拌30 min，使其充分分散，然后加入1%甲醇溶液，继续搅拌6 h，使其脱水，并使壳聚糖完全结合Fe3O4。将沉淀用磁铁吸附后用去离子水洗涤，最后用甲苯回流12 h，使一部分甲醇和水蒸发。将样品沉淀干燥即可得到磁性壳聚糖。
（2）吸附实验
g磁性壳聚糖样品，加入100 mL含有不同浓度的全氟辛烷磺酸溶液，室温下磁搅拌2 h，使样品充分接触，然后用磁铁吸附，分离出样品。采用紫外-可见分光光度计测定吸附后剩余液中全氟辛烷磺酸的浓度，并通过质量平衡计算得到吸附量。
结果与分析：
（1）磁性壳聚糖的制备
通过SEM和XRD分析，得到磁性壳聚糖颗粒的形貌和结构信息。如图1所示，磁性壳聚糖样品颗粒均匀分散在水中，颗粒大小为30~50 nm。XRD分析结果显示，、°处，、、、、°处，磁性壳聚糖样品的XRD峰位于以上峰位之间，证明了壳聚糖和Fe3O4成功结合。
（2）磁性壳聚糖的吸附性能
控制室温下吸附实验，将一定浓度的全氟辛烷磺酸加入磁性壳聚糖样品中，经过适当时间后用磁铁吸附分离，再将剩余液中的全氟辛烷磺酸浓度测定，计算吸附量。如图2所示，磁性壳聚糖对全氟辛烷磺酸的吸附量与根据Langmuir等温线计算的吸附量相比，两者吻合度较高， mg/g，表明磁性壳聚糖对全氟辛烷磺酸具有非常好的吸附性能。
结论：
本文以壳聚糖为前驱体制备了磁性壳聚糖，并研究了其在水中全氟辛烷磺酸的吸附性能。结果表明，磁性壳聚糖对全氟辛烷磺酸具有很好的吸附特性， mg/g。因此，磁性壳聚糖可以作为一种高效、环保的吸附材料用于有机污染物的处理。