1、论文开题报告：磁性壳聚糖微球在废水处理中的工艺条件研究论文开题报告：磁性壳聚糖微球在废水处理中的工艺条件研究发表时间:2013-7-20 16:31:14大学本科毕业论文(设计)开题报告学院：化工学院 专业班级：08 生物工程二班课题名称磁性壳聚糖微球在废水处理中的工艺条件研究1、本课题的的研究目的和意义：近 20 年来,中国工厂化水产养殖业得到了迅猛发展。然而，在水产业迅猛发展的同时，养殖品种出现退化,特别是养殖区的高密度养殖、工业废水和生活污水的任意排放,使养殖水域的自净与调节能力降低,水域环境恶化。在此条件下，养殖过程中投放的饲料所含的氮、磷大约只有 9.1 %和 17. 4 %被鱼同化
2、，其残剩饲料和鱼类排泄物形成的污染物对水体、沉积物等造成严重污染。据估计，每生产 1 t 虾可向水体中增加 0. 2 t 的 N 元素和 0. 05 t 的P 元素，其结果会引起浅水湖泊的退化，造成局部海域发生赤潮。同时水体污染反过来制约水产养殖业的发展,使养殖废水得到循环再利用。综合考虑国家目前的养殖废水处理现状，急需一种高效的氮、磷吸附处理产品，达到养殖废水的净化处理。壳聚糖具有优良的生物降解性和生物相容性、良好的吸附性和环境友善性，并且无毒无味，因而在废水处理方面有广泛的应用。但是由于壳聚糖结构中的羟基和氨基在排布上具有一定的规整性， 这使得线性的壳聚糖分子链间存在强烈的氢键作用， 并导
3、致壳聚糖在中性或碱性水溶液中的溶解性能不够，影响了壳聚糖的进一步应用。通过对其进行化学改性， 可以改进壳聚糖的溶解性和稳定性，提高耐生物化学及微生物降解的能力，增大壳聚糖的絮凝效果， 从而拓宽其处理废水的种类。制取水溶性壳聚糖衍生物有以下几种方法：羧基化，酰化，磺化、接枝与交联反应和磁性壳聚糖等。壳聚糖引入羧基后， 既能得到完全水溶性的高分子，又能得到含阴离子的两性壳聚糖衍生物，增强了壳聚糖对金属离子的螯合作用， 使其更容性，在制备磁性高分子微球时，可以选择多种功能基团作为反应活性点，如一 OH、-COOH、一 NH2。这些活性基团可连接具有生物活性物质，如免疫蛋白、生物酶等 。通过改性后的壳
4、聚糖包裹磁性微球，很大程度上弥补了壳聚糖在废水吸附中的不足，特别是对污染物进行脱除后，有时很难有效快速的从水体中分离。近年来, 磁分离技术已被应用到水处理行业中, 它是借助磁场力的作用, 对不同磁性的物质进行分离的一种技术. 由于磁性物质在磁场中所受到的磁力比重力要大很多倍, 因此具有处理量大、液固分离效率高且占地面积小等优点. 但是绝大多数的化合物包括壳聚糖并没有磁性, 如果要想通过磁分离技术进行处理, 必须使得其具有磁性. 而通常采用的方法是通过将这类不具有磁性的化合物与磁性物质(如：Fe, Fe3O4 等)有机结合, 形成以磁性物质为核, 非磁性材料为壳的所谓核壳微球结构, 从而实现对材
5、料的磁性化, 进而可采用磁分离技术达到快速分离的目的 3.1、 不同改性壳聚糖磁性微球的制备工艺1.1 乙二胺改性壳聚糖磁性微球的制备工艺王丽娟等 4 以（NH4）2Fe(SO4)26H2O、NH4Fe(SO4)212H2O 和壳聚糖为原料采用包埋法制备了多胺基化磁性壳聚糖微球，所得微球具有较规则的球形，且具有良好的顺磁性和耐酸性。薛雪 1 等测定了其在最佳条件下对对 Cu2+和 pb+吸附，结果表明：在合适的条件下，改性磁性微球对低浓度 cu2+和 pb2+的去除率均可达 90以上，吸附量则达 80mgg 以上。周利民等 6 采用化学共沉淀法制备得到乙二胺改性壳聚糖磁性微球,并用该性后的磁性
6、微球对 Hg2+或 UO2+ 进行吸附，吸附效果良好。将吸附饱和后的磁性微球利用EDTA 和硫酸溶液进行洗脱，洗脱率达到百分之九十。周利民、尚超 11 等利用改性的乙二胺壳聚糖磁性微球吸附酸性橙 7 和酸性橙10，在 PH 为 3 到 4 的时候吸附效果最佳。并且用 PH 为 10 的氢氧化铵/氯化铵溶液可洗脱再生。1.2 丙烯酸改性壳聚糖磁性微球的制备工艺程艳玲等 2 通过自制磁流体采用反相乳液聚合发制备出丙烯酸改性的壳聚糖磁性微球，当壳聚糖用量为 2g,质量浓度为 50mg/ml 的丙烯酸溶液 100ml 时反应效果最好，溶液最为均匀，吸附效果最佳。微粒的粒径大概在 55-100nm 之间
7、。1.3 CU 螯合壳聚糖磁性微球的制备工艺王丽娟等 7 以 CuCl2H20 为主要改性剂制备 CU 螯合壳聚糖磁性微球。通过优化搅拌速度、壳聚糖用量、环氧氯丙烷用量和氯化铜用量四个影响因素，得出最佳制备条件为搅拌速度 1200rmin，壳聚糖用量 3.09，环氧氯丙烷用量 1.Oml，CuCl2.2H2O: 0.010mol2、 改性壳聚糖磁性微球对于废水的处理研究进展近年来对于改性壳聚糖的废水吸附试验报道较多，Krajewska 等 19 研究了金属离子在GLA 交联壳聚糖膜中的扩散行为，并与商品膜性能进行了比较。表明壳聚糖膜可有效吸附水体中的重金属离子。Cao 等 18 考察了交联壳聚
8、糖对 Cu2+的吸附特性。在微波条件下，以 Cu2+为模板剂进行交联，结果表明树脂对的吸附容量较高，对 Cu2+的吸附选择性明显高于 Ni2+和 C02+。3、壳聚糖衍生物的吸附特性与其他吸附剂之间的比较Chiou 等 20 的研究结果表明壳聚糖衍生物交联微球对阴离子染料的吸附容量和吸附选择性远优于活性。Coughlin 等 21 认为壳聚糖吸附优于化学沉淀相法。4、改性壳聚糖对于废水的处理趋势展望壳聚糖资源丰富，易于改性，可针对废水所含可吸附物质的不同制备吸附容量大、吸附速度快、洗脱的壳聚糖改性物，不仅具有良好的环境效益，同时可提高吸附物质的回收利用，具有良好的经济效益。壳聚糖及其改性物目前
9、在生产中的应用很广泛，但是由于改性壳聚糖种类不同、改性方法不同、吸附的物质不同等方面的因素，至今对其吸附机理方面的研究尚有欠缺，因此在深入研究不同改性壳聚糖吸附机理、吸附平衡及吸附控制的基础上，开发对特定物质具有高效吸附性能的改性壳聚糖具有十分重要的意义。3、本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：（1）解决优化壳聚糖磁性微球对于人工模拟配置废水和自然养殖废水的处理条件（PH、温度、反应时间、壳聚糖磁性微球的浓度） 。（2）通过流动态实验模拟养殖废水的批量处理，尽量以实际可行的角度设计实验，争取实验结果可为实际操作所用。（3）研究吸附后微球的解析，做到产品的重复利用。（3）实验成果以可重复性实
10、验数据提供，最终目的以将养殖废水处理合格为目标4、拟解决的关键问题：（1） 、流动态实验的设计（2） 、产品解析条件的优化5、研究思路、方法和步骤：第一阶段：以单因子实验为实验基本方法，研究在 PH、温度，吸附时间、壳聚糖磁性微球的浓度等四个单因子下产品对人工配置废水的最佳吸附条件第二阶段：以单因子实验为实验基本方法，研究在 PH、温度，吸附时间、壳聚糖磁性微球的浓度等四个单因子下产品对自然养殖废水人工配置废水的最佳吸附条件第三阶段：研究产品的流动吸附性能和实际操作可行性，以蠕动泵流速和反应时间以及吸附柱高为优化单因子，找出最优解第四阶段：对吸附后产品做氢氧化钠解析，以得到可重复利用产品的解析
11、条件为最终目的6、本课题的进度安排：三月初到三月十号：查阅文献，制定方案三月十号到三月中旬：实验准备工作三月中旬到四月初：完成第一、二阶段实验任务四月初到四月中旬：完成第三、四阶段实验任务五月初到五月底：重复试验，完成论文7、参考文献：1、 薛雪，周旭章 ,张桂军 ,-乙二胺改性磁性壳聚糖微球制备及其对 Cu2 + 和 Pb2 + 吸附J,- 广州化工,-2010,38(6):81-842、 程艳玲，李若慧，马榴强,- 聚壳聚糖-丙烯酸改性磁性微球的研究J,- 时珍国医国药,-2007,18(11): 2793-27973、 周利民，王一平，黄群武，刘峙嵘,-改性磁性壳聚糖微球对 Cuz+Cd2+ 和 Ni2+的吸附性能J,-.
