改性磁性壳聚糖的制备及其水处理应用

本书为今后功能化磁性壳聚糖基吸附剂处理复杂废水的实际工程应用提供了技术指导，对复杂废水的处理、回用及其产业发展具有积极的推动作用，具有一定的学术价值、社会价值和经济价值。

本书共分为7章，主要介绍了水体中污染物质及处理方法、磁性壳聚糖的制备及其水处理效能、磷酸化改性磁性壳聚糖的制备及其水处理效能、阴离子聚合物改性磁性壳聚糖的制备及其水处理效能、DTPA功能化磁性壳聚糖的制备及其水处理效能、阴离子协同作用增强吸附剂对复合污染废水的处理效能等。本书可供环境工程相关科技人员和工程管理人员阅读参考，也可供高等学校市政工程、环境工程专业师生学习使用。

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第1章 绪论11.1 水体污染的概述11.1.1 重金属废水的概述11.1.2 染料废水的概述31.2 水处理技术概述51.2.1 离子交换法51.2.2 膜分离法61.2.3 化学沉淀法71.2.4 电化学法81.2.5 离子浮选91.2.6 生物法91.3 吸附及吸附剂的研究现状101.3.1 碳材料111.3.2 天然材料121.3.3 生物吸附剂131.3.4 工农业副产品141.3.5 新型纳米材料161.4 磁性复合材料的研究现状181.4.1 聚合物改性磁性吸附剂191.4.2 生物分子改性磁性吸附剂191.4.3 有机分子改性磁性吸附剂201.4.4 碳质材料改性磁性吸附剂201.4.5 无机分子改性磁性吸附剂201.5 磁性壳聚糖基吸附剂211.5.1 壳聚糖的简介211.5.2 磁性壳聚糖基复合材料的制备221.5.3 磁性壳聚糖基吸附剂在水处理中的应用231.6本章小结24第2章 磁性壳聚糖的制备及其水处理效能研究252.1 概述252.2 实验内容与方法262.2.1 实验试剂与仪器262.2.2 磁性壳聚糖的制备262.2.3 磁性壳聚糖的表征282.2.4 表征结果与讨论292.3 磁性壳聚糖对银离子的选择性吸附性能研究342.3.1 实验部分342.3.2 结果与讨论352.4 磁性吸附剂对银离子的吸附性能研究372.4.1 实验部分372.4.2 结果与讨论402.4.3 吸附机理的探讨452.5 本章小结49第3章 磷酸化改性磁性壳聚糖的制备及其水处理效能研究513.1 概述513.2 实验内容与方法523.2.1 主要试剂与仪器523.2.2 磷酸化改性磁性壳聚糖吸附剂的制备523.2.3 磷酸化改性磁性壳聚糖吸附剂的表征533.2.4 磷酸化改性磁性壳聚糖吸附铅离子的实验内容543.3 结果与讨论553.3.1 表征结果分析553.3.2 磷酸化改性磁性壳聚糖对重金属废水处理性能研究633.3.3 磷酸化改性磁性壳聚糖处理铅离子性能研究663.3.4 吸附机理的探讨763.4 本章小结81第4章 阴离子聚合物改性磁性壳聚糖的制备及其水处理效能研究834.1 概述834.2 实验内容与方法834.2.1 主要试剂与仪器834.2.2 阴离子聚合物改性磁性壳聚糖的制备844.2.3 样品的表征864.2.4 吸附实验的研究内容864.3 结果与讨论874.3.1 表征结果分析874.3.2 阴离子聚合物改性吸附剂吸附性能研究934.3.3 阴离子聚合物改性吸附剂的水处理应用潜力研究994.3.4 吸附机理研究1024.4 本章小结107第5章 DTPA 功能化磁性壳聚糖的制备及其水处理效能研究1085.1 概述1085.2 实验内容与方法1095.2.1 主要试剂与仪器1095.2.2 DTPA 功能化磁性壳聚糖吸附剂的制备1095.2.3 磁性吸附剂的表征及主要仪器1105.2.4 吸附实验的研究内容1115.3 结果与讨论1125.3.1 表征结果分析1125.3.2 DTPA 功能化磁性壳聚糖处理复合废水的效能研究1215.3.3 DTPA 功能化磁性壳聚糖对铅离子的吸附效能研究1245.3.4 吸附机理的确认与讨论1305.4 本章小结134第6章 阴离子协同作用增强吸附剂对复合污染废水的处理效能研究1366.1 概述1366.2 实验内容1376.2.1 主要试剂及仪器1376.2.2 磁性吸附剂对阴离子染料甲基蓝去除效能的研究1376.2.3 MB 共存对磁性壳聚糖处理银离子效能的影响研究1396.2.4 MB 共存对DTPA 功能化吸附剂处理铅离子效能的影响研究1396.3 结果与讨论1406.3.1 磁性吸附剂对MB 吸附性能的研究1406.3.2 MB 协同作用增强磁性壳聚糖对Ag (Ⅰ) 的选择性吸附效能的研究1526.3.3 MB 协同作用增强DTPA 功能化吸附剂对Pb (Ⅱ) 的选择性吸附效能的研究1636.4 本章小结175第7章 结论与展望1767.1 主要结论1767.2 展望178参考文献180

水是生命之源，是人类赖以生存的基础。但随着人口数量的迅速增长和城市化进程的加快，产生了各种各样的污染物，水环境的污染对人类的生命安全和社会可持续发展造成的危害日益凸显。因此，加强水体中污染物的有效控制迫在眉睫，如何有效去除水环境中典型的有机和无机污染物成为了水环境保护领域研究的重点。吸附法因其具有操作简单、效率高、适应性广等特点，在废水处理领域中被广泛应用。为了应对日益严峻和复杂的水体污染形势，开发吸附能力强、再生性能好、易固液分离、对污染物具有特异性去除作用以及能够协同去除多种类型污染物的吸附剂成为研究的热点。磁吸附技术是一种结合了磁场技术和吸附技术的增强吸附技术，它为传统的吸附处理工艺增加了物理磁场，有利于提高吸附处理的固液分离效率，在废水处理领域表现出独特的性质。磁性复合吸附剂作为一种新型水处理材料，可以通过外加磁场实现吸附剂的快速固液分离，以缩短分离时间，具有操作简单、运行成本低的优点。近年来，磁性壳聚糖复合材料因兼具表面易功能化和磁性易分离的双重优势，使得其在废水处理领域具有广阔的前景。为了提高磁性壳聚糖吸附剂对水体中污染物的特异性去除性能以及协同去除废水中多种类型的污染物，对壳聚糖表面进行功能化改性引入新的官能团以扩展磁性吸附剂更多的应用十分必要。基于此，本书以增强吸附剂的吸附能力、固液分离能力、再生能力、稳定性、功能性为出发点，选用纳米Fe3O4 作为磁核制备磁性壳聚糖材料，经过磷酸化、自由基引发聚合以及酰胺化在磁性壳聚糖表面引入了活性官能团，成功制备了改性的磁性壳聚糖基吸附剂，用于重金属废水和染料废水的净化。本书着重介绍改性磁性壳聚糖吸附剂材料的制备方法及其水处理效能，深入研究典型无机污染物和有机污染物的初始浓度、pH 值、吸附时间、温度等因素对其吸附性能的影响规律，探讨了改性磁性壳聚糖吸附剂处理重金属废水、有机染料废水及其组成的复合废水的吸附机理、协同强化作用机制等。全书既具有一定的理论深度，又有实用技术，将进一步推动以壳聚糖及其衍生物为基础的废水处理工艺的可持续发展。本 书共分为7章，主要介绍了水体中污染物质的概述及处理方法，磁性壳聚糖的制备及其水处理效能，磷酸化改性磁性壳聚糖的制备及其水处理效能，阴离子聚合物改性磁性壳聚糖的制备及其水处理效能，DTPA功能化磁性壳聚糖的制备及其水处理效能，阴离子协同作用增强吸附剂对复合污染废水的处理效能以及对本书研究内容的结论与展望。本书系统地探讨了磁性壳聚糖基复合材料用于污染物去除的基本规律，阐述了吸附材料结构控制和性能调控的方法，全面概括了磁性壳聚糖的多种改性方式，深入解析了改性方法、材料性能、污染物去除之间的相互关系，提出了磁性壳聚糖基材料构建及其在水处理应用中有待解决的科学问题。本书既有一定的理论深度，又有实用性，可以进一步推动以磁性物质为基础的水处理工艺的可持续发展。本书可供环境工程相关科技人员和工程管理人员阅读参考，也可供高等学校市政工程、环境工程专业师生学习使用。本书由黄瑶瑶执笔，郑怀礼统稿。感谢尹文洁和申渝对本书提出的宝贵意见。本书得到了重庆工商大学智能制造服务国际科技合作基地的资助支持。本书的研究工作得到了重庆大学多方面的支持，一并致谢。由于著者水平有限，书中不妥之处在所难免，请读者不吝赐教。著者2023年6月