CTSSiO2复合材料甲基橙溶液脱色研究
学 生：**
指导老师：
机械材料学院
摘 ：文采相转移法制备CTSSiO2复合微球探究复合微球中CTSSiO2配CTSSiO2复合微球甲基橙溶液浓度投放量温度等条件甲基橙溶液脱色性研究结果表明：复合微球甲基橙溶液脱色效果体系甲基橙溶液初始浓度增加环境温度增加复合微球量增加增交联处理微球增强脱色效果外复合微球中CTSSiO2配脱色效率影响较通实验确定：CTSSiO2质量2515时脱色效果
关键词：CTSSiO2复合微球甲基橙脱色
CTSSiO2 composite materials decolorization of methyl orange solution
Student
Supervisor
Abstract：By phase transfer the Preparation CTSSiO2 composite microspheres and explore the ratio of CTS and SiO2 composite microspheres as well as CTSSiO2 composite microspheres of methyl orange solution concentration the amount of different temperature conditions such asunder the decolorization of methyl orange solution performance The results show that the composite microspheres with the system the decrease of initial concentration of methyl orange decolorization of methyl orange solution ambient temperature increase as well as the amount of composite microspheres increases and crosslinking treatment microspheres can enhance the color removal composite microspheres the CTS and SiO2 ratio on the decolorization efficiency determined by experiment CTS and SiO2 best mass ratio of 2515 decolorization
Keywords：CTSSiO2Composite microspheresMethyl orangeDecolorization
前言
目前国印染废水污染日益严重印染废水处理成普遍关注问题类废水浓度高色泽深难降解成分复杂脱色印染废水治理首先解决问题脱色分物化法生化法吸附法属物化法种废水处理中应非常广泛吸附法通常采孔性固相物质活性炭树脂天然矿物废弃物等作吸附剂活性炭树脂价格昂贵 成高天然矿物废弃物容易造成二次污染开发高效廉价源广泛生容易吸附剂目前研究热点
治理染料废水行效途径先通物理化学方法进行预处理脱色然通续生化处理达综合治理目吸附深度处理印染废水行效方法作染料废水预处理物理化学处理十分关键步骤中应吸附法生物吸附技术相常技术具吸附剂价廉易吸附量选择性操作条件范围宽回收利等优点美国日等发达国家已研究利壳聚糖作絮凝剂进行污染废水净化壳聚糖作絮凝剂分子结构中含量氨基羟基高效絮凝作具毒副作易降解等优点年作种新型机染料吸附剂成研究开发热点
CTS氨基葡萄糖单元通糖苷键连接成线性天然高分子化合物具良吸附性壳聚糖甲壳素脱乙酰化产物甲壳素广泛存虾蟹等甲壳动物中生物聚物年生成量100亿吨储量仅次纤维素统计 国仅虾壳废弃物产生量低达86万ta 进行续处理资源化必造成环境污染资源浪费CTS膜易溶酸性溶液特性限制环境保护中应通化学交联物理处理提高CTS材料抗水性通CTS进行化学改性生成系列衍生物CTS衍生物染料具良吸附力吸附机理离子交换氢键作聚合物部网状结构形成物理吸附目前关CTS衍生物吸附机染料方面已进行量研究取定成果
SiO2种高活性吸附材料溶水溶剂毒味化学性质稳定等优点结构非常海绵体互相连通孔构成巨表面积毛细孔吸附系统具定吸附性
课题采相转移法制备CTSSiO2复合微球研究甲基橙浓度CTSSiO2配环境温度等实验条件CTSSiO2复合微球甲基橙溶液脱色效果
1绪
11二氧化硅结构性质
111二氧化硅结构
二氧化硅化学式：SiO2
SiO2晶体中1硅原子4氧原子形成4价键硅原子周围结合4氧原子时氧原子2硅原子相结合实际SiO2晶体硅原子氧原子12例组成立体网状晶体
（1）二氧化硅晶体中环12元环
SiO2晶体中Si原子排列方式金刚石晶体中碳原子排列方式相金刚石晶体中环6碳原子SiO2晶体中环6Si原子外六边形条边夹入氧原子环12元环
（2）硅原子12环
硅原子周围四条边条边6环时环两条边硅原子周围2剔重复终计算式（4*6）212
（3）环均拥1氧原子
硅原子12环环占该硅原子112环6硅原子环均拥硅原子数：6*（112）05SiO2晶体硅原子氧原子12例组成氧原子数目05*21
112二氧化硅性质
（1）SiO2物理性质
二氧化硅称硅石化学式SiO然界中存结晶二氧化硅定形二氧化硅两种 结晶二氧化硅晶体结构分石英鳞石英方石英三种纯石英色晶体透明棱柱状石英水晶含微量杂质水晶带颜色紫水晶茶晶墨晶等普通砂细石英晶体黄砂(较铁杂质)白砂(杂质少较纯净)
二氧化硅晶体中硅原子4价电子4氧原子形成4价键硅原子位正四面体中心4氧原子位正四面体4顶角SiO₂表示组成简式仅表示二氧化硅晶体中硅氧原子数二氧化硅原子晶体 SiO₂中Si—O键键高熔点沸点较高（熔点1723℃沸点2230℃）
然界存硅藻土定形二氧化硅低等水生植物硅藻遗体白色固体粉末状孔质轻松软固体吸附性强
（2）SiO2化学性质
SiO2化学性质较稳定溶水水反应酸性氧化物般酸反应气态氟化氢二氧化硅反应生成气态四氟化硅热浓强碱溶液熔化碱反应生成硅酸盐水种金属氧化物高温反应生成硅酸盐制造石英玻璃光学仪器化学器皿普通玻璃耐火材料光导纤维陶瓷等二氧化硅性质活泼氟氟化氢外卤素卤化氢硫酸硝酸高氯酸作（热浓磷酸外）常见浓磷酸（者说焦磷酸）高温腐蚀二氧化硅生成杂酸[2]高温熔融硼酸盐者硼酐腐蚀二氧化硅鉴性质硼酸盐陶瓷烧制中助熔剂外氟化氢二氧化硅溶解酸生成易溶水氟硅酸
12二氧化硅应
二氧化硅制造玻璃石英玻璃水玻璃光导纤维电子工业重部件光学仪器工艺品耐火材料原料科学研究重材料
121二氧化硅日常材料应
SiO2陶瓷耐火材料瓷器胚料釉料窑炉高硅砖普通硅砖碳化硅等原料混凝土胶凝材料筑路材料造理石水泥物理性检验材料（水泥标准砂）等
122二氧化硅机械化工中应
二氧化硅铸造型砂原料研磨材料（喷砂硬研磨纸砂纸砂布等）化工方面二氧化硅硅化合物水玻璃等原料硫酸塔填充物定形二氧化硅作吸附剂
13壳聚糖（CTS）
壳聚糖(CTS)然界广泛存丁质(chitin)脱乙酰作化学名称聚葡萄糖胺(14)2氨基BD葡萄糖1859年法国Rouget首先壳聚糖种天然高分子生物官性相容性血液相容性安全性微生物降解性等优良性行业广泛关注医药食品化工化妆品水处理金属提取回收生化生物医学工程等诸领域应研究取重进展
131 CTS制备
CTS然界中通常甲壳素形式存甲壳素名蟹壳素壳蛋白壳糖许低等动物特节肢动物（昆虫类甲虫类）外壳重成分存低等植物(真菌藻类)细胞壁中生物合成提取天然产物良生物相容性生物降解甲壳素白色灰白色半透明片状固体溶性限制应范围加工成壳聚糖
CTS制备方法虾蟹壳中提取虾蟹壳成分碳酸钙蛋白质甲壳素(20％左右)种生产CTS简流程图13示：
图11壳聚糖生产流程
目前国外利虾蟹壳制备CTS方法包括酸碱法酶法氧化降解法机械加工法中常方法酸碱法法存许问题酸碱性强降解速度慢降解产物聚合度低产物纯化难生产成高等
般情况影响脱乙酰化程度素原料种类(晶型)甲壳素制备方法甲壳素颗粒密度碱液浓度反应气氛温度时间等衡量CTS产品性指标脱乙酰化度分子量(黏度)等般提高反应温度碱液浓度延长反应时间均提高脱乙酰化度会伴甲壳素链降解影响分子量酶法制备CTS利专性酶甲壳素进行脱乙酰基反应法关键获甲壳素脱乙酰酶
14 CTS结构性质
141 CTS结构
CTS甲壳素N脱乙酰基产物般言N乙酰基脱55称壳聚糖者说1乙酸1盐酸中溶解1脱乙酰甲壳素种脱乙酰甲壳素称壳聚糖名壳糖脱乙酰甲壳素脱乙酰甲壳质 化学名β(1→4)2氨基2脱氧D葡萄糖结构式图14示：
图12 壳聚糖结构式
142 CTS性质
纯甲壳素纯CTS种白色灰白色半透明片状粉状固体味臭毒性纯CTS略带珍珠光泽
（1）CTS理化特性
CTS甲壳质衍生物程度脱乙酰作获脱乙酰度CTS粗壳聚糖分子量1×105~10×105通常脱乙酰度80~95纯净CTS白色灰白色半透明片状固体特性：1)完全溶解水碱溶液中溶稀酸（PH<6）游离氨基质子化促进溶解溶稀酸呈粘稠状稀酸中CTSβ14糖苷键会慢慢水解生成低分子CTS2) CTS溶液中带正电荷聚电解质具强吸附性3) CTS溶解性脱乙酰度分子量粘度关脱乙酰度越高分子量越越易溶水分子量越粘度越[1]4）分子中C2位氨基反应活性OH基易发生化学反应CTS较温条件进行种化学修饰形成结构性衍生物通酰化羟基化氰化醚化烷基化酯化酰亚胺化叠氮化成盐螯合水解氧化卤化接枝交联等反应制备CTS衍生物
（2）CTS生物活性
CTS种天然毒生物降解化合物机体间良生物相容性生物活性：1) CTS属天然高分子化合物分子链游离氨基弱酸溶液中结合质子生成阳离子聚合体强吸附力种良絮凝剂[2]2)带正电荷CTS带负电荷粘糖蛋白糖等相互发生静电作特性相意义量细胞浆生长子移动粘糖关特肝磷脂类肝素硫酸盐包含CTS粘糖支架助细胞繁殖维持促进生长子分泌3）CTS做成结构例容易形成孔结构孔支架体细胞生长骨重建[3]4) CTS具抗菌性研究表明减缓实验白兔金葡萄球菌引起骨髓炎感染CTS细菌细胞膜表面抑制生物合成破坏穿细菌细胞膜量传输加快细菌死亡外CTS作药物释放载体羟基磷灰石等复合够持续释放万古霉素磷霉素骨科感染疗程中发挥作[4]
15 CTS应
CTS作种优良生物材料着广泛应农牧业食品环保日化学品新型材料等方面广泛应
151 CTS农牧业中应
CTS制成种水果长期保鲜喷洒剂该喷洒剂水果完保存达8月喷洒水果涂层具选择渗透性适量氧通果蔬梨苹果西红柿等通调节CTS浓度达保鲜目CTS形成膜具良缓释性然降解性进行包埋促进代谢物外泄酸性条件然降解作优良种衣剂制造农药复合肥颗粒中CTS溶液农药混合配方混合颗粒制成长效具缓释药膜农药复合肥颗粒达高含量低释放目[5]时改良土壤CTS作添加剂土壤益菌放线菌增加1000倍害菌镰刀菌线虫类等显著减少增强土壤供肥力根改良土壤根治板结提高土壤机质含量改善土壤膜作物丰收时造成严重环境污染残留土壤中分解废膜导致土壤结构恶化土透气性变差植物生长水吸收受阻碍利CTS成膜性生物降解性制成具良粘附性通透性定抗拉强度农膜代现广泛聚乙烯膜克服聚乙烯膜板结土壤利作物生长缺点种膜污染成低强度高具改良土壤作夏文水等[6]研究发现CTS处理植物种子发芽率高促进MRNA重新合成CTS (分子量3000)包覆豆种子加水迅速诱导出终端型壳质酶促进含豌豆素酚类物质形成提高苯丙氨酸解氨合成率种子发芽第六天酶活性增强(未处理种子12～17倍)利豆快速生长外CTS豆花叶病豆根腐病麦纹枯病番茄早疫病油菜菌核病水稻恶苗病等抑制作
152 CTS食品行业中应
CTS絮凝性质生物毒性易降解特性食品行业广泛应饮水净化目前已美国环保局批准作饮水净化剂允许浓度10mgL[7]CTS具高吸附力饮水净化中吸附金属子农药等时种染料甲壳素CTS作食品添加剂改变原风味研究表明：甲壳素CTS具定乳化增稠稳定性尤甲壳素CTS制成微晶甲壳素分散体功会进步提高生产面包焙烤食品时面团中加入CTS蛋白质形成稳定乳化液种成品柔软口保湿性目前日市场已添加CTS烤甜饼出售冰淇淋制作中加入微晶甲壳素制冰淇淋组织细腻泡沫丰富风味独特作增稠剂稳定剂果酱花生酱奶油代品等食品生产中弓德强等[8]粤西号芒果试材研究CTS涂膜处理芒果常温(32±2)℃条件保鲜效果影响结果表明CTS涂膜够显著抑制芒果果皮色泽转变减少果实腐烂发生水分散失保持较高果实硬度VC含量时CTS涂膜阻止溶性糖积累滴定酸降解延缓芒果熟进程研究较真菌CTS虾壳CTS苹果汁澄清作研究证明相脱乙酰度真菌CTS虾壳CTS效果
153 CTS环境保护中应
天然高分子CTS种天然碱性糖金属离子具良螯合力具絮凝性源广泛终降解毒害产物CTS废水处理领域着天独厚优势年关CTS废水处理研究进展迅速林静雯等[9]研究CTS丙烯酰胺接枝聚物做絮凝剂印染废水絮凝处理CTS进行絮凝效果较结果表明絮凝效果明显CTSPH值5～8范围PAC接枝聚物浓度分400mg·L1100mg·L1时印染废水色度COD率分达959276黄慧等[10]研究CTS作絮凝剂絮凝沉降粉丝浓浆废水条件效果结果表明絮凝沉降速度快COD率86蛋白质回收率81PH条件65～85时高浓度较低浓度CTS絮凝效果煮沸废水利沉降郝月等[11]研究废水PH值搅拌时间CTS投加量沉降时间絮凝效果影响通正交实验确定优化处理条件高浓度味精废水进行混凝预处理研究表明PH值53搅拌时间10minCTS浓度2700mgL沉降时间48h时絮凝效果佳COD率达760刘秉涛等[12]通正交试验方法硅胶负载CTS直接耐晒兰直接红直接艳红直接深蓝直接嫩黄五种水溶性染料进行脱色实验具良效果外利CTS抗菌性CTS生化水处理方面肖湘竹等[13]采间歇试验法较CTS载体利包埋法制备固定化厌氧污泥球悬浮厌氧污泥生物活性结果表明固定化厌氧污泥系统(IANS)降解力显著高悬浮厌氧污泥系统(ANS)
154 CTS日化学品中应
甲壳素CTS原料制备新型日化学品广阔应开发前景
甲壳素粉沫表面积孔隙率高吸收皮脂类油脂远淀粉活性物质洗发剂理想活性物质
现头发调理剂洗发香波调理性特头发蓬松感光泽梳理性方面满意头发调理剂洗发香波中添加05～06壳聚糖 调理性特头发蓬松感光泽梳理性等方面改观种调理剂洗发香波中直接添加005～20酸性碱性染料 时起调理剂洗发剂染发剂作添加某化妆品调料 香料等种调理剂洗发香波日美国欧州出售
孙慎侠等[14]固发剂方面研究表明CTS分子中氨基质子化带正电头发负电荷相互作 强亲合力 头发表面形成薄层 理想固发剂原料壳聚糖固发剂常阳离子型阴离子型非离子型树脂制成
CTS良牙膏添加剂够中口腔链球菌产生机酸 减弱非溶性葡萄糖牙齿表面附着力 抗腐蚀洁齿起定作
155 CTS新型材料中应
郝学奎等[15]研究CTS醋酸水溶液 玻璃板成膜 室温溶剂蒸发 碱处理反渗透膜作新型膜材料传统醋酸纤维膜较 功活性层02壳聚糖醋酸水溶液 玻璃板成膜 室温溶剂蒸发 碱处理反渗透膜传统醋酸纤维膜较 功活性层02µm条件 醋酸纤维素膜透水率08t㎡·d壳聚糖膜02t㎡·d具较高脱盐率2价金属盐截留效果更
日甲壳素制成分离水乙醇高性功分离膜蒸馏法分离水乙醇相耗降低1223该膜25～70℃ 温度范围运转55℃ 时分离乙醇水速度温度减压蒸馏法高出16倍目前该膜酿造发酵工艺中酒精浓缩酒精
溶剂生处理等研究发现CTS醇水混合液分离系数排列序：正丙醇>异丙醇>乙醇>甲醇着原料液中醇含量增加渗透通量降分离系数达极值醇水分离工业化提供理
仿生膜方面研究通常醋酸纤维素聚氨脂制造反渗析膜材料遇酸碱容易发生化学变化规定种膜定PH范围CTS制造反渗析膜克服缺点CTS醋酸溶液流延干燥碱处理制成膜透尿素氨基酸肌酸酞胺等机低分子物透K+Na+Cl等机离子血清蛋白透水性种理想工肾膜
16 CTS国外研究现状
壳聚糖甲壳素脱乙酰化产物种定形半透明物质毒害易生物降解污染环境具良吸附性成膜性吸湿性等特性环境友型功高分子材料壳聚糖表现出良吸附废水中重金属离子染料分子易引起变异物质力壳聚糖金属离子染料吸附机理模型研究理意义重进步推动壳聚糖实际工程应[16]
王香爱等[16]介绍传统法降解法制备壳聚糖两种方法结果表明：降解法工艺简单产率高污染等优点目前广泛应壳聚糖食品工业医药卫生农业日化水处理等领域广泛应分析国目前壳聚糖研究现状壳聚糖衍生物研发前景
丁世敏等[17]研究环氧氯丙烷交联壳聚糖孔微球3 种染料吸附性结果表明：交联壳聚糖孔微球染料吸附量吸附速率pH 值吸附剂量染料初始浓度 讨pH 值范围pH 30 时吸附量 条件相情况染料初始浓度越吸附量越吸附速率越吸附剂量越衡吸附量越吸附速率越交联壳聚糖孔微球吸附染料稀碱液迅速脱附生重复吸附力变种应前景染料废水处理剂
Chiou等[18]研究交联壳聚糖吸附水中活性染料性实验证明吸附程符合Langmuir等温式交联壳聚糖颗粒饱吸附量达1936gg
贾海红等[19]研究表明壳聚糖染料吸附力着初始质量浓度增加升高受温度影响较60min吸附程达衡壳聚糖结构式中带偶氮基磺酸基酸性染料较易吸附碱性染料吸附效果够理想
陈 亮等[20]针壳聚糖废水吸附性吸附机理两方面研究结果表明：1壳聚糖作种天然高分子吸附剂具良吸附性尤水中污染物质重金属染料机物等吸附性良壳聚糖作吸附剂回收价值物质生壳聚糖作吸附剂会越越广阔前景2壳聚糖吸附机理研究仅限染料重金属吸附方面研究范围局限吸附衡单步骤动力学外控制步骤仅考虑壳聚糖外部部质量转移速率
Juang R S等[21]墨鱼干制固定活性酶交联CTS活性染料良吸附性交联度影响着酶活性染料吸附力酶活性存活时间具降解染料分作
张鸿雁等[22] 结合国外研究成果壳聚糖吸附金属离子性改性进行评述展研究结果表明：改性壳聚糖吸附金属离子具吸附容量吸附速度快易洗脱应范围广重复利等优点
赵彦巧等[23]反相微乳液法制备SiO2 复合纳米粒子 考察温度pH 等条件光催化降解甲基橙影响结果表明：100mL质量浓度20mg L甲基橙溶液中加入0 50g 复合纳米粒子 353K强酸性条件降解率高达95提出复合纳米粒子光催化降解机理 中复合纳米粒子甲基橙吸附作光催化降解作前置步骤
李等[24]生物降解壳聚糖原料采超声乳化2化学交联法制备具空腔结构壳聚糖微球吸附机理进行初步探讨结果表明：壳聚糖微球外形较规整球形粒径1～10μm粒度分布均匀具空腔结构壳聚糖微球甲基橙吸附程受甲基橙初始浓度pH值温度等素影响pH 7 25温度298 K时壳聚糖微球甲基橙吸附率达99 34 该吸附程具化学吸附发程Freundlich等温吸附模型相吻合(R 0 9974)
周 婷等[25] 研究吸附剂复合膜投加量甲基橙初始浓度pH值机盐类等条件甲基橙脱色效果影响结果表明：复合膜质量浓度1 g L条件 10m g LpH 2 88甲基橙高脱色率达100机盐类脱色效果具较强抑制作壳聚糖负载纳米SiO2 表面 壳聚糖吸附甲基橙具定促进作 提高壳聚糖利价值
丁绍兰等[26]介绍吸附法水体中天然机物（NOM）研究应吸附机理吸附法水中NOM 种低耗高效率固相萃取技术难降解机物具良效果NOM 处理方面具拟优势壳聚糖改性壳聚糖具量羟基氨基通氢键价键配位键等作效水中NOM 分子壳聚糖酸性条件溶性非极性等缺陷成制约壳聚糖类吸附剂应重素
John M等[27] 染料Reactive Black5象测定CTS吸附容量750 mgL～1000 mgL吸附剂量染料浓度微粒吸附热力学动力学均明显影响
李 庆等[28]研究利酸洗技术制备膨胀石墨吸附剂浓度100 mg L 甲基橙溶液模拟废水进行吸附脱色结果表明：膨胀石墨吸附剂100 mg L甲基橙废水进行吸附脱色佳工艺条件25mL 模拟废水中加入0125 g 膨胀容积350 mL g膨胀石墨匀速振荡115 h
高 磊等[29]采Fenton 氧化法降解甲基橙溶液结果表明：H 2O2 浓度决定甲基橙率 铁离子浓度影响降解速率导素 pH 值降低反应速率明显增 UV 紫外光条件 更降解甲基橙溶液脱色 证明UV 紫外光控制光催化氧化反应速率重素
王亚玲等[30]四甲氧基硅烷壳聚糖作壳聚糖二氧化硅凝胶复合物研究甲基橙溶液吸附结果表明：吸附剂稳定应酸度溶液中尤中性弱碱性范围常温甲基橙较高吸附率（85）具良重复性10 批次生吸附率85该吸附剂应染料废水处理中
17文研究意义目
含偶氮染料高含量机废水公认难治理污水治理途径先通物理化学方法进行预处理脱色生物毒性色度高染料分子然通续生化处理达综合治理目
壳聚糖毒污染生物降解种价廉易天然高分子吸附剂SiO2具定吸附力甲基橙难降解机化合物碱性酸性条件偶氮醌式结构染料化合物体结构选择作染料模型化合物具定代表性
课题探讨CTSSiO2复合材料实验条件甲基橙溶液脱色作进步开展壳聚糖含机物废水处理研究提供参考
18文研究容
制备CTSSiO2复合微球分进行交联交联处理 探究甲基橙溶液浓度微球投加量环境温度CTSSiO2质量等实验条件CTSSiO2复合微球甲基橙溶液脱色性影响
2实验部分
21实验试剂
甲基橙AR天津市博迪化工限公司生产
壳聚糖脱乙酰度8551济南海贝海洋生物制品限公司生产
水乙醇浓度997AR天津市福晨化学试剂厂
氢氧化钠AR天津市科密欧化学试剂限公司
冰乙酸AR国药集团化学试剂限公司
十二烷基磺酸钠天津化学试剂限公司
Span80浙江清明化工厂
22实验仪器
DK8B型恒温水槽海精宏实验设备限公司
AL204型电子分析天梅特勒公司
UV1800PC紫外见光分光光度计海美谱达公司
DHG9145型电热鼓风干燥箱海恒科学仪器限公司
磁力搅拌器常州国华电器限公司
23壳聚糖溶液凝聚液制备
231壳聚糖溶液配制
称取定量壳聚糖粉末溶解2醋酸溶液中装述溶液锥形瓶置恒温振荡器中60℃振荡4时脱泡制成质量分数2壳聚糖溶液静置24时备
232 凝聚液制备
10NaOH：水乙醇7：3（体积）
24 CTSSiO2复合微球制备
241未交联CTSSiO2复合微球制备
4100ml烧杯中分加入定量壳聚糖溶液SiO2粉末适量Span80溶液然烧杯放磁力搅拌器搅拌混合均匀立9#注射器述溶液滴加凝聚液中静止12时蒸馏水洗中性湿态保存备
242交联CTSSiO2复合微球制备
241方法制备CTSSiO2复合微球转入250ml锥形瓶中加入定量戊二醛水溶液常温交联051时然锥形瓶置60℃恒温水浴中交联34时产物蒸馏水充分洗涤中性湿态保存备
25 甲基橙溶液配置定标曲线测定
251 甲基橙溶液配制
电子称量取定量甲基橙分蒸馏水溶解容量瓶中配制浓度5mgL10mgL15mgL甲基橙溶液
252 甲基橙溶液吸光度应波长
400800nm范围测定10mgL甲基橙溶液见光吸光度应波长
253 甲基橙溶液定标曲线测定
甲基橙溶液吸光度应波长测定浓度分5mgL10mgL15mgL甲基橙溶液吸光度作出浓度—吸光度关系曲线
26 未交联CTSSiO2复合微球甲基橙溶液脱色实验
261 未交联微球中CTSSiO2配甲基橙溶液脱色影响
称取湿态未交联CTSSiO2复合微球30mg（4份）CTSSiO2配分255251025152520量取4份50ml浓度10mgL甲基橙溶液分置100ml烧杯中室温（10℃）进行脱色实验隔10min取层清液见光分光光度计测吸光度值记录
27 交联CTSSiO2微球甲基橙溶液脱色实验
克服壳聚糖酸性溶液中溶解缺陷进行交联处理时交联处理解决普通壳聚糖微球易破问题延长寿命
271交联微球中CTSSiO2配甲基橙溶液脱色影响
分秤取242制交联复合微球30mg（4份）CTSSiO2配分255251025152520量取4份50ml浓度10mgL甲基橙溶液分置100ml烧杯中室温（10℃）进行脱色实验隔10min取层清液见光分光光度计测吸光度值记录
272交联CTSSiO2复合微球投加量甲基橙溶液脱色性影响
271CTSSiO2复合微球中选定脱色效果组例湿球投加量分：15mg30mg60mg取3份50ml浓度10mgL甲基橙溶液分置100ml烧杯中室温（10℃）进行脱色实验隔10min取层清液见光分光光度计测吸光度值记录
273甲基橙溶液初始浓度交联CTSSiO2复合微球脱色性影响
量取浓度分5mgL10mgL15mgL甲基橙溶液50ml分置100ml烧杯中加入湿球（30mg）室温（10℃）进行脱色实验隔10min取层清液利见光分光光度计测吸光度值记录
274体系温度交联CTSSiO2微球脱色性影响
称取3份湿球（30mg）量取3份50mL浓度10mgL甲基橙溶液分置100ml烧杯中利恒温水浴温度分控制10℃20℃30℃条件进行脱色隔10min取层清液见光分光光度计测吸光度值记录
3结果讨
31 甲基橙溶液定标曲线
蒸馏水参紫外见光分光光度计初始浓度10mgL甲基橙溶液进行全程扫描测定甲基橙溶液吸光度应波长465nm
蒸馏水参甲基橙溶液吸光度应波长测定初始浓度分2mgL25mgL3mgL5mgL75mgL10mgL甲基橙溶液吸光度origin处理作出浓度—吸光度关系曲线（定标曲线）
图31波长465nm时甲基橙溶液定标曲线
条拟合直线方程A008184c－000854相关度系数R099998P<00001六数点标定线特征波长465nm处甲基橙溶液浓度吸光度值线性关系
32 CTSSiO2复合微球实验条件甲基橙溶液脱色性
321未交联壳复合微球中CTSSiO2配脱色性影响
利分光光度计壳聚糖硅胶配条件脱色实验进行测试测实验数转换成脱色率origin绘出脱色率时间变化曲线图31示
图32未交联CTS复合微球中CTSSiO2配甲基橙脱色率曲线
图32中出着时间推移达衡时脱色率增加通图观察知CTSSiO2例2515时脱色效果然着例继续减增衡时脱色率没例2515高综合考虑实验仪器精度脱色效果等素确定脱色效果CTSSiO2例2515
322交联壳复合微球中CTSSiO2配脱色性影响
利分光光度计交联壳聚糖硅胶配条件脱色实验进行测试测实验数转换成脱色率origin绘出脱色率时间变化曲线图33示
图33交联CTS复合微球中CTSSiO2配甲基橙脱色率曲线
图33中出着时间推移达衡时脱色率增加通图观察知CTSSiO2例2515时脱色效果然着例继续减增衡时脱色率没例2515高综合考虑实验仪器精度脱色效果等素确定脱色效果壳聚糖硅胶例2515
通图32知配未交联CTSSiO2复合微球脱色率均相配交联CTSSiO2复合微球脱色率低选交联CTSSiO2复合微球进行续实验
323交联CTS SiO2（2515）复合微球量甲基橙脱色性影响
量交联壳聚糖二氧化硅复合微球甲基橙溶液脱色脱色率时间关系图34示
图34交联CTSSiO2复合微球投加量甲基橙脱色率曲线
图34中出首先着时间增加交联复合微球甲基橙溶液脱色率 75min快速增加变缓直脱色衡种现象CTS脱色机理决定首先甲基橙吸附CTS微球表面程较快达表面衡表层转里层时速度慢脱色速率降直衡
次着交联壳聚糖微球量增加衡脱色率越造成种现象原甲基橙初始浓度相情况增加交联壳聚糖微球量相增加脱色总表面积提高衡时脱色率分析图323知时间充分3种投入量复合微球终脱色效果相脱色效率成两方面考虑30mg交联壳聚糖微球脱色佳量
324 甲基橙溶液初始浓度脱色性影响
交联壳聚糖硅胶复合微球初始浓度甲基橙溶液脱色脱色率时间关系图35示
图35甲基橙溶液初始浓度甲基橙脱色率曲线
图35出前50分钟脱色速率快速增加脱色率渐入缓直衡达衡时甲基橙溶液浓度增衡时终脱色率反增脱色率相实验预期减分析原矛盾：浓度范围壳聚糖脱色力足够壳聚糖微球量定相然甲基橙溶液浓度增反更充分发挥CTS SiO2复合微球脱色作浓度增加反脱色效率更加明显
326环境温度交联CTS SiO2复合微球脱色性影响
环境温度条件交联CTS SiO2复合微球甲基橙溶液脱色率时间变化曲线图36示
图36温度交联CTS SiO2复合微球甲基橙脱色率曲线
图36知前50分钟环境温度复合微球脱色率均快速增高直达衡状态CTS SiO2复合微球脱色率着温度增高明显增达衡时脱色率相原环境温度增加促进复合微球吸附作脱色反应促进作着温度增加脱色速率增高
微球投入量相脱色效果应该相实验图36中证实时间充分环境温度相投加量复合微球终脱色率相
4结
通文研究结：
（1）复合微球中CTSSiO2例甲基橙溶液脱色率较影响中CTS SiO2质量2515时脱色效果交联复合微球脱色效果优未交联微球
（2）着甲基橙溶液浓度增CTS SiO2复合微球脱色效果增加
（3）着CTS SiO2复合微球量增加衡时脱色率逐渐增
（4）着体系温度升高脱色率相应增低温时复合微球达衡脱色效率时间相应较长环境温度相投加量微球终脱色效果接
致 谢
文XX老师悉心指导完成胡老师渊博学识敏锐思想严谨治学态度树立治学榜样进取梢神态度豁达生态度做出处世表率科研学时懂许处世道理谨胡老师表示诚挚感谢时明白道理科学道路绝投机取巧必须步脚印坚定走
文完成离开魏晓红老师帮助非常感谢您直关心鼓励迷惘时鼓起勇气面困难毕业设计程中组成员间互相理解互相帮助互相学形成良学设计实验氛围毕业设计组全体成员表示衷谢意感激感谢学期间批莘莘学子私奉献老师授予知识予关怀天成绩
次支持老师学表示衷心感谢
参 考 文 献
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学 生：**
指导老师：
机械材料学院
摘 ：文采相转移法制备CTSSiO2复合微球探究复合微球中CTSSiO2配CTSSiO2复合微球甲基橙溶液浓度投放量温度等条件甲基橙溶液脱色性研究结果表明：复合微球甲基橙溶液脱色效果体系甲基橙溶液初始浓度增加环境温度增加复合微球量增加增交联处理微球增强脱色效果外复合微球中CTSSiO2配脱色效率影响较通实验确定：CTSSiO2质量2515时脱色效果
关键词：CTSSiO2复合微球甲基橙脱色
CTSSiO2 composite materials decolorization of methyl orange solution
Student
Supervisor
Abstract：By phase transfer the Preparation CTSSiO2 composite microspheres and explore the ratio of CTS and SiO2 composite microspheres as well as CTSSiO2 composite microspheres of methyl orange solution concentration the amount of different temperature conditions such asunder the decolorization of methyl orange solution performance The results show that the composite microspheres with the system the decrease of initial concentration of methyl orange decolorization of methyl orange solution ambient temperature increase as well as the amount of composite microspheres increases and crosslinking treatment microspheres can enhance the color removal composite microspheres the CTS and SiO2 ratio on the decolorization efficiency determined by experiment CTS and SiO2 best mass ratio of 2515 decolorization
Keywords：CTSSiO2Composite microspheresMethyl orangeDecolorization
前言
目前国印染废水污染日益严重印染废水处理成普遍关注问题类废水浓度高色泽深难降解成分复杂脱色印染废水治理首先解决问题脱色分物化法生化法吸附法属物化法种废水处理中应非常广泛吸附法通常采孔性固相物质活性炭树脂天然矿物废弃物等作吸附剂活性炭树脂价格昂贵 成高天然矿物废弃物容易造成二次污染开发高效廉价源广泛生容易吸附剂目前研究热点
治理染料废水行效途径先通物理化学方法进行预处理脱色然通续生化处理达综合治理目吸附深度处理印染废水行效方法作染料废水预处理物理化学处理十分关键步骤中应吸附法生物吸附技术相常技术具吸附剂价廉易吸附量选择性操作条件范围宽回收利等优点美国日等发达国家已研究利壳聚糖作絮凝剂进行污染废水净化壳聚糖作絮凝剂分子结构中含量氨基羟基高效絮凝作具毒副作易降解等优点年作种新型机染料吸附剂成研究开发热点
CTS氨基葡萄糖单元通糖苷键连接成线性天然高分子化合物具良吸附性壳聚糖甲壳素脱乙酰化产物甲壳素广泛存虾蟹等甲壳动物中生物聚物年生成量100亿吨储量仅次纤维素统计 国仅虾壳废弃物产生量低达86万ta 进行续处理资源化必造成环境污染资源浪费CTS膜易溶酸性溶液特性限制环境保护中应通化学交联物理处理提高CTS材料抗水性通CTS进行化学改性生成系列衍生物CTS衍生物染料具良吸附力吸附机理离子交换氢键作聚合物部网状结构形成物理吸附目前关CTS衍生物吸附机染料方面已进行量研究取定成果
SiO2种高活性吸附材料溶水溶剂毒味化学性质稳定等优点结构非常海绵体互相连通孔构成巨表面积毛细孔吸附系统具定吸附性
课题采相转移法制备CTSSiO2复合微球研究甲基橙浓度CTSSiO2配环境温度等实验条件CTSSiO2复合微球甲基橙溶液脱色效果
1绪
11二氧化硅结构性质
111二氧化硅结构
二氧化硅化学式：SiO2
SiO2晶体中1硅原子4氧原子形成4价键硅原子周围结合4氧原子时氧原子2硅原子相结合实际SiO2晶体硅原子氧原子12例组成立体网状晶体
（1）二氧化硅晶体中环12元环
SiO2晶体中Si原子排列方式金刚石晶体中碳原子排列方式相金刚石晶体中环6碳原子SiO2晶体中环6Si原子外六边形条边夹入氧原子环12元环
（2）硅原子12环
硅原子周围四条边条边6环时环两条边硅原子周围2剔重复终计算式（4*6）212
（3）环均拥1氧原子
硅原子12环环占该硅原子112环6硅原子环均拥硅原子数：6*（112）05SiO2晶体硅原子氧原子12例组成氧原子数目05*21
112二氧化硅性质
（1）SiO2物理性质
二氧化硅称硅石化学式SiO然界中存结晶二氧化硅定形二氧化硅两种 结晶二氧化硅晶体结构分石英鳞石英方石英三种纯石英色晶体透明棱柱状石英水晶含微量杂质水晶带颜色紫水晶茶晶墨晶等普通砂细石英晶体黄砂(较铁杂质)白砂(杂质少较纯净)
二氧化硅晶体中硅原子4价电子4氧原子形成4价键硅原子位正四面体中心4氧原子位正四面体4顶角SiO₂表示组成简式仅表示二氧化硅晶体中硅氧原子数二氧化硅原子晶体 SiO₂中Si—O键键高熔点沸点较高（熔点1723℃沸点2230℃）
然界存硅藻土定形二氧化硅低等水生植物硅藻遗体白色固体粉末状孔质轻松软固体吸附性强
（2）SiO2化学性质
SiO2化学性质较稳定溶水水反应酸性氧化物般酸反应气态氟化氢二氧化硅反应生成气态四氟化硅热浓强碱溶液熔化碱反应生成硅酸盐水种金属氧化物高温反应生成硅酸盐制造石英玻璃光学仪器化学器皿普通玻璃耐火材料光导纤维陶瓷等二氧化硅性质活泼氟氟化氢外卤素卤化氢硫酸硝酸高氯酸作（热浓磷酸外）常见浓磷酸（者说焦磷酸）高温腐蚀二氧化硅生成杂酸[2]高温熔融硼酸盐者硼酐腐蚀二氧化硅鉴性质硼酸盐陶瓷烧制中助熔剂外氟化氢二氧化硅溶解酸生成易溶水氟硅酸
12二氧化硅应
二氧化硅制造玻璃石英玻璃水玻璃光导纤维电子工业重部件光学仪器工艺品耐火材料原料科学研究重材料
121二氧化硅日常材料应
SiO2陶瓷耐火材料瓷器胚料釉料窑炉高硅砖普通硅砖碳化硅等原料混凝土胶凝材料筑路材料造理石水泥物理性检验材料（水泥标准砂）等
122二氧化硅机械化工中应
二氧化硅铸造型砂原料研磨材料（喷砂硬研磨纸砂纸砂布等）化工方面二氧化硅硅化合物水玻璃等原料硫酸塔填充物定形二氧化硅作吸附剂
13壳聚糖（CTS）
壳聚糖(CTS)然界广泛存丁质(chitin)脱乙酰作化学名称聚葡萄糖胺(14)2氨基BD葡萄糖1859年法国Rouget首先壳聚糖种天然高分子生物官性相容性血液相容性安全性微生物降解性等优良性行业广泛关注医药食品化工化妆品水处理金属提取回收生化生物医学工程等诸领域应研究取重进展
131 CTS制备
CTS然界中通常甲壳素形式存甲壳素名蟹壳素壳蛋白壳糖许低等动物特节肢动物（昆虫类甲虫类）外壳重成分存低等植物(真菌藻类)细胞壁中生物合成提取天然产物良生物相容性生物降解甲壳素白色灰白色半透明片状固体溶性限制应范围加工成壳聚糖
CTS制备方法虾蟹壳中提取虾蟹壳成分碳酸钙蛋白质甲壳素(20％左右)种生产CTS简流程图13示：
图11壳聚糖生产流程
目前国外利虾蟹壳制备CTS方法包括酸碱法酶法氧化降解法机械加工法中常方法酸碱法法存许问题酸碱性强降解速度慢降解产物聚合度低产物纯化难生产成高等
般情况影响脱乙酰化程度素原料种类(晶型)甲壳素制备方法甲壳素颗粒密度碱液浓度反应气氛温度时间等衡量CTS产品性指标脱乙酰化度分子量(黏度)等般提高反应温度碱液浓度延长反应时间均提高脱乙酰化度会伴甲壳素链降解影响分子量酶法制备CTS利专性酶甲壳素进行脱乙酰基反应法关键获甲壳素脱乙酰酶
14 CTS结构性质
141 CTS结构
CTS甲壳素N脱乙酰基产物般言N乙酰基脱55称壳聚糖者说1乙酸1盐酸中溶解1脱乙酰甲壳素种脱乙酰甲壳素称壳聚糖名壳糖脱乙酰甲壳素脱乙酰甲壳质 化学名β(1→4)2氨基2脱氧D葡萄糖结构式图14示：
图12 壳聚糖结构式
142 CTS性质
纯甲壳素纯CTS种白色灰白色半透明片状粉状固体味臭毒性纯CTS略带珍珠光泽
（1）CTS理化特性
CTS甲壳质衍生物程度脱乙酰作获脱乙酰度CTS粗壳聚糖分子量1×105~10×105通常脱乙酰度80~95纯净CTS白色灰白色半透明片状固体特性：1)完全溶解水碱溶液中溶稀酸（PH<6）游离氨基质子化促进溶解溶稀酸呈粘稠状稀酸中CTSβ14糖苷键会慢慢水解生成低分子CTS2) CTS溶液中带正电荷聚电解质具强吸附性3) CTS溶解性脱乙酰度分子量粘度关脱乙酰度越高分子量越越易溶水分子量越粘度越[1]4）分子中C2位氨基反应活性OH基易发生化学反应CTS较温条件进行种化学修饰形成结构性衍生物通酰化羟基化氰化醚化烷基化酯化酰亚胺化叠氮化成盐螯合水解氧化卤化接枝交联等反应制备CTS衍生物
（2）CTS生物活性
CTS种天然毒生物降解化合物机体间良生物相容性生物活性：1) CTS属天然高分子化合物分子链游离氨基弱酸溶液中结合质子生成阳离子聚合体强吸附力种良絮凝剂[2]2)带正电荷CTS带负电荷粘糖蛋白糖等相互发生静电作特性相意义量细胞浆生长子移动粘糖关特肝磷脂类肝素硫酸盐包含CTS粘糖支架助细胞繁殖维持促进生长子分泌3）CTS做成结构例容易形成孔结构孔支架体细胞生长骨重建[3]4) CTS具抗菌性研究表明减缓实验白兔金葡萄球菌引起骨髓炎感染CTS细菌细胞膜表面抑制生物合成破坏穿细菌细胞膜量传输加快细菌死亡外CTS作药物释放载体羟基磷灰石等复合够持续释放万古霉素磷霉素骨科感染疗程中发挥作[4]
15 CTS应
CTS作种优良生物材料着广泛应农牧业食品环保日化学品新型材料等方面广泛应
151 CTS农牧业中应
CTS制成种水果长期保鲜喷洒剂该喷洒剂水果完保存达8月喷洒水果涂层具选择渗透性适量氧通果蔬梨苹果西红柿等通调节CTS浓度达保鲜目CTS形成膜具良缓释性然降解性进行包埋促进代谢物外泄酸性条件然降解作优良种衣剂制造农药复合肥颗粒中CTS溶液农药混合配方混合颗粒制成长效具缓释药膜农药复合肥颗粒达高含量低释放目[5]时改良土壤CTS作添加剂土壤益菌放线菌增加1000倍害菌镰刀菌线虫类等显著减少增强土壤供肥力根改良土壤根治板结提高土壤机质含量改善土壤膜作物丰收时造成严重环境污染残留土壤中分解废膜导致土壤结构恶化土透气性变差植物生长水吸收受阻碍利CTS成膜性生物降解性制成具良粘附性通透性定抗拉强度农膜代现广泛聚乙烯膜克服聚乙烯膜板结土壤利作物生长缺点种膜污染成低强度高具改良土壤作夏文水等[6]研究发现CTS处理植物种子发芽率高促进MRNA重新合成CTS (分子量3000)包覆豆种子加水迅速诱导出终端型壳质酶促进含豌豆素酚类物质形成提高苯丙氨酸解氨合成率种子发芽第六天酶活性增强(未处理种子12～17倍)利豆快速生长外CTS豆花叶病豆根腐病麦纹枯病番茄早疫病油菜菌核病水稻恶苗病等抑制作
152 CTS食品行业中应
CTS絮凝性质生物毒性易降解特性食品行业广泛应饮水净化目前已美国环保局批准作饮水净化剂允许浓度10mgL[7]CTS具高吸附力饮水净化中吸附金属子农药等时种染料甲壳素CTS作食品添加剂改变原风味研究表明：甲壳素CTS具定乳化增稠稳定性尤甲壳素CTS制成微晶甲壳素分散体功会进步提高生产面包焙烤食品时面团中加入CTS蛋白质形成稳定乳化液种成品柔软口保湿性目前日市场已添加CTS烤甜饼出售冰淇淋制作中加入微晶甲壳素制冰淇淋组织细腻泡沫丰富风味独特作增稠剂稳定剂果酱花生酱奶油代品等食品生产中弓德强等[8]粤西号芒果试材研究CTS涂膜处理芒果常温(32±2)℃条件保鲜效果影响结果表明CTS涂膜够显著抑制芒果果皮色泽转变减少果实腐烂发生水分散失保持较高果实硬度VC含量时CTS涂膜阻止溶性糖积累滴定酸降解延缓芒果熟进程研究较真菌CTS虾壳CTS苹果汁澄清作研究证明相脱乙酰度真菌CTS虾壳CTS效果
153 CTS环境保护中应
天然高分子CTS种天然碱性糖金属离子具良螯合力具絮凝性源广泛终降解毒害产物CTS废水处理领域着天独厚优势年关CTS废水处理研究进展迅速林静雯等[9]研究CTS丙烯酰胺接枝聚物做絮凝剂印染废水絮凝处理CTS进行絮凝效果较结果表明絮凝效果明显CTSPH值5～8范围PAC接枝聚物浓度分400mg·L1100mg·L1时印染废水色度COD率分达959276黄慧等[10]研究CTS作絮凝剂絮凝沉降粉丝浓浆废水条件效果结果表明絮凝沉降速度快COD率86蛋白质回收率81PH条件65～85时高浓度较低浓度CTS絮凝效果煮沸废水利沉降郝月等[11]研究废水PH值搅拌时间CTS投加量沉降时间絮凝效果影响通正交实验确定优化处理条件高浓度味精废水进行混凝预处理研究表明PH值53搅拌时间10minCTS浓度2700mgL沉降时间48h时絮凝效果佳COD率达760刘秉涛等[12]通正交试验方法硅胶负载CTS直接耐晒兰直接红直接艳红直接深蓝直接嫩黄五种水溶性染料进行脱色实验具良效果外利CTS抗菌性CTS生化水处理方面肖湘竹等[13]采间歇试验法较CTS载体利包埋法制备固定化厌氧污泥球悬浮厌氧污泥生物活性结果表明固定化厌氧污泥系统(IANS)降解力显著高悬浮厌氧污泥系统(ANS)
154 CTS日化学品中应
甲壳素CTS原料制备新型日化学品广阔应开发前景
甲壳素粉沫表面积孔隙率高吸收皮脂类油脂远淀粉活性物质洗发剂理想活性物质
现头发调理剂洗发香波调理性特头发蓬松感光泽梳理性方面满意头发调理剂洗发香波中添加05～06壳聚糖 调理性特头发蓬松感光泽梳理性等方面改观种调理剂洗发香波中直接添加005～20酸性碱性染料 时起调理剂洗发剂染发剂作添加某化妆品调料 香料等种调理剂洗发香波日美国欧州出售
孙慎侠等[14]固发剂方面研究表明CTS分子中氨基质子化带正电头发负电荷相互作 强亲合力 头发表面形成薄层 理想固发剂原料壳聚糖固发剂常阳离子型阴离子型非离子型树脂制成
CTS良牙膏添加剂够中口腔链球菌产生机酸 减弱非溶性葡萄糖牙齿表面附着力 抗腐蚀洁齿起定作
155 CTS新型材料中应
郝学奎等[15]研究CTS醋酸水溶液 玻璃板成膜 室温溶剂蒸发 碱处理反渗透膜作新型膜材料传统醋酸纤维膜较 功活性层02壳聚糖醋酸水溶液 玻璃板成膜 室温溶剂蒸发 碱处理反渗透膜传统醋酸纤维膜较 功活性层02µm条件 醋酸纤维素膜透水率08t㎡·d壳聚糖膜02t㎡·d具较高脱盐率2价金属盐截留效果更
日甲壳素制成分离水乙醇高性功分离膜蒸馏法分离水乙醇相耗降低1223该膜25～70℃ 温度范围运转55℃ 时分离乙醇水速度温度减压蒸馏法高出16倍目前该膜酿造发酵工艺中酒精浓缩酒精
溶剂生处理等研究发现CTS醇水混合液分离系数排列序：正丙醇>异丙醇>乙醇>甲醇着原料液中醇含量增加渗透通量降分离系数达极值醇水分离工业化提供理
仿生膜方面研究通常醋酸纤维素聚氨脂制造反渗析膜材料遇酸碱容易发生化学变化规定种膜定PH范围CTS制造反渗析膜克服缺点CTS醋酸溶液流延干燥碱处理制成膜透尿素氨基酸肌酸酞胺等机低分子物透K+Na+Cl等机离子血清蛋白透水性种理想工肾膜
16 CTS国外研究现状
壳聚糖甲壳素脱乙酰化产物种定形半透明物质毒害易生物降解污染环境具良吸附性成膜性吸湿性等特性环境友型功高分子材料壳聚糖表现出良吸附废水中重金属离子染料分子易引起变异物质力壳聚糖金属离子染料吸附机理模型研究理意义重进步推动壳聚糖实际工程应[16]
王香爱等[16]介绍传统法降解法制备壳聚糖两种方法结果表明：降解法工艺简单产率高污染等优点目前广泛应壳聚糖食品工业医药卫生农业日化水处理等领域广泛应分析国目前壳聚糖研究现状壳聚糖衍生物研发前景
丁世敏等[17]研究环氧氯丙烷交联壳聚糖孔微球3 种染料吸附性结果表明：交联壳聚糖孔微球染料吸附量吸附速率pH 值吸附剂量染料初始浓度 讨pH 值范围pH 30 时吸附量 条件相情况染料初始浓度越吸附量越吸附速率越吸附剂量越衡吸附量越吸附速率越交联壳聚糖孔微球吸附染料稀碱液迅速脱附生重复吸附力变种应前景染料废水处理剂
Chiou等[18]研究交联壳聚糖吸附水中活性染料性实验证明吸附程符合Langmuir等温式交联壳聚糖颗粒饱吸附量达1936gg
贾海红等[19]研究表明壳聚糖染料吸附力着初始质量浓度增加升高受温度影响较60min吸附程达衡壳聚糖结构式中带偶氮基磺酸基酸性染料较易吸附碱性染料吸附效果够理想
陈 亮等[20]针壳聚糖废水吸附性吸附机理两方面研究结果表明：1壳聚糖作种天然高分子吸附剂具良吸附性尤水中污染物质重金属染料机物等吸附性良壳聚糖作吸附剂回收价值物质生壳聚糖作吸附剂会越越广阔前景2壳聚糖吸附机理研究仅限染料重金属吸附方面研究范围局限吸附衡单步骤动力学外控制步骤仅考虑壳聚糖外部部质量转移速率
Juang R S等[21]墨鱼干制固定活性酶交联CTS活性染料良吸附性交联度影响着酶活性染料吸附力酶活性存活时间具降解染料分作
张鸿雁等[22] 结合国外研究成果壳聚糖吸附金属离子性改性进行评述展研究结果表明：改性壳聚糖吸附金属离子具吸附容量吸附速度快易洗脱应范围广重复利等优点
赵彦巧等[23]反相微乳液法制备SiO2 复合纳米粒子 考察温度pH 等条件光催化降解甲基橙影响结果表明：100mL质量浓度20mg L甲基橙溶液中加入0 50g 复合纳米粒子 353K强酸性条件降解率高达95提出复合纳米粒子光催化降解机理 中复合纳米粒子甲基橙吸附作光催化降解作前置步骤
李等[24]生物降解壳聚糖原料采超声乳化2化学交联法制备具空腔结构壳聚糖微球吸附机理进行初步探讨结果表明：壳聚糖微球外形较规整球形粒径1～10μm粒度分布均匀具空腔结构壳聚糖微球甲基橙吸附程受甲基橙初始浓度pH值温度等素影响pH 7 25温度298 K时壳聚糖微球甲基橙吸附率达99 34 该吸附程具化学吸附发程Freundlich等温吸附模型相吻合(R 0 9974)
周 婷等[25] 研究吸附剂复合膜投加量甲基橙初始浓度pH值机盐类等条件甲基橙脱色效果影响结果表明：复合膜质量浓度1 g L条件 10m g LpH 2 88甲基橙高脱色率达100机盐类脱色效果具较强抑制作壳聚糖负载纳米SiO2 表面 壳聚糖吸附甲基橙具定促进作 提高壳聚糖利价值
丁绍兰等[26]介绍吸附法水体中天然机物（NOM）研究应吸附机理吸附法水中NOM 种低耗高效率固相萃取技术难降解机物具良效果NOM 处理方面具拟优势壳聚糖改性壳聚糖具量羟基氨基通氢键价键配位键等作效水中NOM 分子壳聚糖酸性条件溶性非极性等缺陷成制约壳聚糖类吸附剂应重素
John M等[27] 染料Reactive Black5象测定CTS吸附容量750 mgL～1000 mgL吸附剂量染料浓度微粒吸附热力学动力学均明显影响
李 庆等[28]研究利酸洗技术制备膨胀石墨吸附剂浓度100 mg L 甲基橙溶液模拟废水进行吸附脱色结果表明：膨胀石墨吸附剂100 mg L甲基橙废水进行吸附脱色佳工艺条件25mL 模拟废水中加入0125 g 膨胀容积350 mL g膨胀石墨匀速振荡115 h
高 磊等[29]采Fenton 氧化法降解甲基橙溶液结果表明：H 2O2 浓度决定甲基橙率 铁离子浓度影响降解速率导素 pH 值降低反应速率明显增 UV 紫外光条件 更降解甲基橙溶液脱色 证明UV 紫外光控制光催化氧化反应速率重素
王亚玲等[30]四甲氧基硅烷壳聚糖作壳聚糖二氧化硅凝胶复合物研究甲基橙溶液吸附结果表明：吸附剂稳定应酸度溶液中尤中性弱碱性范围常温甲基橙较高吸附率（85）具良重复性10 批次生吸附率85该吸附剂应染料废水处理中
17文研究意义目
含偶氮染料高含量机废水公认难治理污水治理途径先通物理化学方法进行预处理脱色生物毒性色度高染料分子然通续生化处理达综合治理目
壳聚糖毒污染生物降解种价廉易天然高分子吸附剂SiO2具定吸附力甲基橙难降解机化合物碱性酸性条件偶氮醌式结构染料化合物体结构选择作染料模型化合物具定代表性
课题探讨CTSSiO2复合材料实验条件甲基橙溶液脱色作进步开展壳聚糖含机物废水处理研究提供参考
18文研究容
制备CTSSiO2复合微球分进行交联交联处理 探究甲基橙溶液浓度微球投加量环境温度CTSSiO2质量等实验条件CTSSiO2复合微球甲基橙溶液脱色性影响
2实验部分
21实验试剂
甲基橙AR天津市博迪化工限公司生产
壳聚糖脱乙酰度8551济南海贝海洋生物制品限公司生产
水乙醇浓度997AR天津市福晨化学试剂厂
氢氧化钠AR天津市科密欧化学试剂限公司
冰乙酸AR国药集团化学试剂限公司
十二烷基磺酸钠天津化学试剂限公司
Span80浙江清明化工厂
22实验仪器
DK8B型恒温水槽海精宏实验设备限公司
AL204型电子分析天梅特勒公司
UV1800PC紫外见光分光光度计海美谱达公司
DHG9145型电热鼓风干燥箱海恒科学仪器限公司
磁力搅拌器常州国华电器限公司
23壳聚糖溶液凝聚液制备
231壳聚糖溶液配制
称取定量壳聚糖粉末溶解2醋酸溶液中装述溶液锥形瓶置恒温振荡器中60℃振荡4时脱泡制成质量分数2壳聚糖溶液静置24时备
232 凝聚液制备
10NaOH：水乙醇7：3（体积）
24 CTSSiO2复合微球制备
241未交联CTSSiO2复合微球制备
4100ml烧杯中分加入定量壳聚糖溶液SiO2粉末适量Span80溶液然烧杯放磁力搅拌器搅拌混合均匀立9#注射器述溶液滴加凝聚液中静止12时蒸馏水洗中性湿态保存备
242交联CTSSiO2复合微球制备
241方法制备CTSSiO2复合微球转入250ml锥形瓶中加入定量戊二醛水溶液常温交联051时然锥形瓶置60℃恒温水浴中交联34时产物蒸馏水充分洗涤中性湿态保存备
25 甲基橙溶液配置定标曲线测定
251 甲基橙溶液配制
电子称量取定量甲基橙分蒸馏水溶解容量瓶中配制浓度5mgL10mgL15mgL甲基橙溶液
252 甲基橙溶液吸光度应波长
400800nm范围测定10mgL甲基橙溶液见光吸光度应波长
253 甲基橙溶液定标曲线测定
甲基橙溶液吸光度应波长测定浓度分5mgL10mgL15mgL甲基橙溶液吸光度作出浓度—吸光度关系曲线
26 未交联CTSSiO2复合微球甲基橙溶液脱色实验
261 未交联微球中CTSSiO2配甲基橙溶液脱色影响
称取湿态未交联CTSSiO2复合微球30mg（4份）CTSSiO2配分255251025152520量取4份50ml浓度10mgL甲基橙溶液分置100ml烧杯中室温（10℃）进行脱色实验隔10min取层清液见光分光光度计测吸光度值记录
27 交联CTSSiO2微球甲基橙溶液脱色实验
克服壳聚糖酸性溶液中溶解缺陷进行交联处理时交联处理解决普通壳聚糖微球易破问题延长寿命
271交联微球中CTSSiO2配甲基橙溶液脱色影响
分秤取242制交联复合微球30mg（4份）CTSSiO2配分255251025152520量取4份50ml浓度10mgL甲基橙溶液分置100ml烧杯中室温（10℃）进行脱色实验隔10min取层清液见光分光光度计测吸光度值记录
272交联CTSSiO2复合微球投加量甲基橙溶液脱色性影响
271CTSSiO2复合微球中选定脱色效果组例湿球投加量分：15mg30mg60mg取3份50ml浓度10mgL甲基橙溶液分置100ml烧杯中室温（10℃）进行脱色实验隔10min取层清液见光分光光度计测吸光度值记录
273甲基橙溶液初始浓度交联CTSSiO2复合微球脱色性影响
量取浓度分5mgL10mgL15mgL甲基橙溶液50ml分置100ml烧杯中加入湿球（30mg）室温（10℃）进行脱色实验隔10min取层清液利见光分光光度计测吸光度值记录
274体系温度交联CTSSiO2微球脱色性影响
称取3份湿球（30mg）量取3份50mL浓度10mgL甲基橙溶液分置100ml烧杯中利恒温水浴温度分控制10℃20℃30℃条件进行脱色隔10min取层清液见光分光光度计测吸光度值记录
3结果讨
31 甲基橙溶液定标曲线
蒸馏水参紫外见光分光光度计初始浓度10mgL甲基橙溶液进行全程扫描测定甲基橙溶液吸光度应波长465nm
蒸馏水参甲基橙溶液吸光度应波长测定初始浓度分2mgL25mgL3mgL5mgL75mgL10mgL甲基橙溶液吸光度origin处理作出浓度—吸光度关系曲线（定标曲线）
图31波长465nm时甲基橙溶液定标曲线
条拟合直线方程A008184c－000854相关度系数R099998P<00001六数点标定线特征波长465nm处甲基橙溶液浓度吸光度值线性关系
32 CTSSiO2复合微球实验条件甲基橙溶液脱色性
321未交联壳复合微球中CTSSiO2配脱色性影响
利分光光度计壳聚糖硅胶配条件脱色实验进行测试测实验数转换成脱色率origin绘出脱色率时间变化曲线图31示
图32未交联CTS复合微球中CTSSiO2配甲基橙脱色率曲线
图32中出着时间推移达衡时脱色率增加通图观察知CTSSiO2例2515时脱色效果然着例继续减增衡时脱色率没例2515高综合考虑实验仪器精度脱色效果等素确定脱色效果CTSSiO2例2515
322交联壳复合微球中CTSSiO2配脱色性影响
利分光光度计交联壳聚糖硅胶配条件脱色实验进行测试测实验数转换成脱色率origin绘出脱色率时间变化曲线图33示
图33交联CTS复合微球中CTSSiO2配甲基橙脱色率曲线
图33中出着时间推移达衡时脱色率增加通图观察知CTSSiO2例2515时脱色效果然着例继续减增衡时脱色率没例2515高综合考虑实验仪器精度脱色效果等素确定脱色效果壳聚糖硅胶例2515
通图32知配未交联CTSSiO2复合微球脱色率均相配交联CTSSiO2复合微球脱色率低选交联CTSSiO2复合微球进行续实验
323交联CTS SiO2（2515）复合微球量甲基橙脱色性影响
量交联壳聚糖二氧化硅复合微球甲基橙溶液脱色脱色率时间关系图34示
图34交联CTSSiO2复合微球投加量甲基橙脱色率曲线
图34中出首先着时间增加交联复合微球甲基橙溶液脱色率 75min快速增加变缓直脱色衡种现象CTS脱色机理决定首先甲基橙吸附CTS微球表面程较快达表面衡表层转里层时速度慢脱色速率降直衡
次着交联壳聚糖微球量增加衡脱色率越造成种现象原甲基橙初始浓度相情况增加交联壳聚糖微球量相增加脱色总表面积提高衡时脱色率分析图323知时间充分3种投入量复合微球终脱色效果相脱色效率成两方面考虑30mg交联壳聚糖微球脱色佳量
324 甲基橙溶液初始浓度脱色性影响
交联壳聚糖硅胶复合微球初始浓度甲基橙溶液脱色脱色率时间关系图35示
图35甲基橙溶液初始浓度甲基橙脱色率曲线
图35出前50分钟脱色速率快速增加脱色率渐入缓直衡达衡时甲基橙溶液浓度增衡时终脱色率反增脱色率相实验预期减分析原矛盾：浓度范围壳聚糖脱色力足够壳聚糖微球量定相然甲基橙溶液浓度增反更充分发挥CTS SiO2复合微球脱色作浓度增加反脱色效率更加明显
326环境温度交联CTS SiO2复合微球脱色性影响
环境温度条件交联CTS SiO2复合微球甲基橙溶液脱色率时间变化曲线图36示
图36温度交联CTS SiO2复合微球甲基橙脱色率曲线
图36知前50分钟环境温度复合微球脱色率均快速增高直达衡状态CTS SiO2复合微球脱色率着温度增高明显增达衡时脱色率相原环境温度增加促进复合微球吸附作脱色反应促进作着温度增加脱色速率增高
微球投入量相脱色效果应该相实验图36中证实时间充分环境温度相投加量复合微球终脱色率相
4结
通文研究结：
（1）复合微球中CTSSiO2例甲基橙溶液脱色率较影响中CTS SiO2质量2515时脱色效果交联复合微球脱色效果优未交联微球
（2）着甲基橙溶液浓度增CTS SiO2复合微球脱色效果增加
（3）着CTS SiO2复合微球量增加衡时脱色率逐渐增
（4）着体系温度升高脱色率相应增低温时复合微球达衡脱色效率时间相应较长环境温度相投加量微球终脱色效果接
致 谢
文XX老师悉心指导完成胡老师渊博学识敏锐思想严谨治学态度树立治学榜样进取梢神态度豁达生态度做出处世表率科研学时懂许处世道理谨胡老师表示诚挚感谢时明白道理科学道路绝投机取巧必须步脚印坚定走
文完成离开魏晓红老师帮助非常感谢您直关心鼓励迷惘时鼓起勇气面困难毕业设计程中组成员间互相理解互相帮助互相学形成良学设计实验氛围毕业设计组全体成员表示衷谢意感激感谢学期间批莘莘学子私奉献老师授予知识予关怀天成绩
次支持老师学表示衷心感谢
参 考 文 献
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