塔拉膠/殼聚糖復(fù)合膜的制備及其對(duì)Pb2+吸附的應(yīng)用研究

劉云鶴 關(guān)薦伊 高洪成 劉小東 吳效楠 李曉旋

（承德石油高等專科學(xué)校，河北 承德 067000）

隨著我國工業(yè)化程度逐漸提高，人民生活水平日益提高，由此產(chǎn)生的環(huán)境問題也日益嚴(yán)重，尤其是水環(huán)境污染的問題已成為目前全人類的重大挑戰(zhàn)。水污染中的重金屬離子是一種重要的且很難去除的污染物，不僅會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，而且對(duì)人身健康也有巨大的危害，目前水體中重金屬污染物的有效去除已成為國家和社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。

重金屬的污染主要來源于礦山開采、冶金、電鍍等排放的廢水，以及排放廢水滲透擴(kuò)散至地下水等引起的二次污染。典型重金屬離子污染主要有銅、鎘、鉛、汞等。重金屬種類和價(jià)態(tài)的不同引發(fā)的危害也不同，Pb2+在常見廢水中含量較高，Pb2+會(huì)嚴(yán)重?fù)p害人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的生理功能，而且對(duì)肝、腎、腦等的細(xì)胞活性也有嚴(yán)重?fù)p害。

重金屬污染常見的處理方法包括化學(xué)沉淀法、離子交換法、電化學(xué)法、吸附法和膜分離法等?；瘜W(xué)沉淀法多用于重金屬污染濃度較高工業(yè)廢水，對(duì)重金屬離子含量較低的生活污水處理效果較差；離子交換法和電化學(xué)法雖然具有較高的處理效率，但成本相對(duì)較高。膜分離技術(shù)是以特殊膜材料作為介質(zhì)，通過吸附、滲透等實(shí)現(xiàn)污染物的分離，具有操作簡(jiǎn)單，分離效率高等優(yōu)點(diǎn)。殼聚糖和塔拉膠作為天然生物高分子材料，具有綠色環(huán)保，成本較低，容易獲得等優(yōu)點(diǎn)。利用其制備復(fù)合塔拉膠/殼聚糖膜用于重金屬離子的吸附分離具有較高實(shí)際意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

試劑：殼聚糖，塔拉膠，無水乙醇，冰醋酸，鹽酸，戊二醛，硝酸銅均為分析純；蒸餾水。

儀器：恒溫磁力攪拌器，超聲波清洗器，離心機(jī)，分光光度計(jì)，電子分析天平，電熱鼓風(fēng)干燥箱，高溫箱式電阻爐，集熱式恒溫磁力攪拌器。

1.2 塔拉膠/殼聚糖復(fù)合膜的制備

取一定量的殼聚糖，用稀醋酸溶解，配制成 5%～10%的殼聚糖醋酸溶液。另取一定量的塔拉膠，配制成 5%～20%的塔拉膠水溶液。分別量取一定體積的殼聚糖醋酸溶液和塔拉膠水溶液，在恒溫磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為275 rpm攪拌下充分混合4 h。利用聚四氟乙烯模具將混合完全的殼聚糖-塔拉膠溶液澆筑成10 cm×5 cm的濕膜。待濕膜表面成型后加入無水乙醇，使復(fù)合膜充分交聯(lián)老化24 h，即得塔拉膠/殼聚糖復(fù)合膜。

1.3 塔拉膠/殼聚糖復(fù)合膜的Pb2+吸附實(shí)驗(yàn)

配制100mL 90mg/L的Cu2+溶液于錐形瓶中，準(zhǔn)確稱取制備的塔拉膠/殼聚糖復(fù)合膜0.10 g于上述錐形瓶中，并轉(zhuǎn)移至空氣浴搖床中，溫度控制在30 ℃，轉(zhuǎn)速設(shè)定為160 rpm/min，吸附時(shí)間為6 h；吸附完成后，取上層清液，用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定溶液中重金屬離子的濃度，并計(jì)算出塔拉膠/殼聚糖復(fù)合膜對(duì)Cu2+的單位吸附容量Q。

2 結(jié)果及討論

2.1 殼聚糖濃度對(duì)復(fù)合膜吸附性能的影響

殼聚糖濃度不同制備的復(fù)合膜對(duì)Pb2+的吸附性能影響較大。按體積比1：1的比例，將不同濃度的殼聚糖醋酸溶液與 10%的塔拉膠溶液混合澆筑制備復(fù)合膜。為當(dāng)殼聚糖醋酸溶液濃度為 5%時(shí)，制備得到的復(fù)合膜對(duì) Pb2+的吸附率最低，僅為72%。隨著殼聚糖濃度的升高，復(fù)合膜對(duì)Pb2+的吸附率逐漸升高，當(dāng)濃度達(dá)到8%時(shí)，復(fù)合膜對(duì)Pb2+的吸附率最高，達(dá)到86%。為此，選擇殼聚糖的濃度為8%進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)的研究。

2.2 塔拉膠濃度對(duì)復(fù)合膜吸附性能的影響

接下來，按體積比1：1的比例，將不同濃度的塔拉膠溶液與8%的殼聚糖醋酸溶液混合澆筑制備復(fù)合膜。當(dāng)塔拉膠溶液濃度為5%時(shí)，制備得到的復(fù)合膜對(duì)Pb2+的吸附率最低，僅為 81%。隨著殼聚糖濃度的升高，復(fù)合膜對(duì) Pb2+的吸附率逐漸升高，當(dāng)濃度達(dá)到15%時(shí)，復(fù)合膜對(duì)Pb2+的吸附率最高，達(dá)到91%。為此，選擇殼聚糖的濃度為8%進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)的研究。

3 結(jié)論

本論文以殼聚糖和塔拉膠為原料，利用共混澆筑的方式制備了塔拉膠/殼聚糖復(fù)合膜，通過研究不同殼聚糖濃度以及塔拉膠濃度考察了制備復(fù)合膜對(duì)Pb2+的吸附性能。結(jié)果表明，以8%的殼聚糖醋酸溶液和15%的塔拉膠水溶液制備的復(fù)合膜對(duì)Pb2+吸附效率最高，可達(dá)91%，在含Pb2+重金屬離子廢水的處理領(lǐng)域具有較高的潛在應(yīng)用價(jià)值。