改性磁性殼聚糖對(duì)胭脂紅的吸附性能評(píng)價(jià)

(哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150076)

在食品加工生產(chǎn)過(guò)程中,為了改善產(chǎn)品的色澤,往往會(huì)使用大量顏色鮮艷的合成色素,其排放的廢水中也會(huì)含有這些成分,這些合成色素會(huì)降低水的透光度,從而影響水體生物的光合作用,因此在食品加工生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含有合成色素的廢水處理至關(guān)重要。根據(jù)我國(guó)《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 2760)規(guī)定胭脂紅可用于果汁飲料、碳酸飲料、糖果、果醬和水果調(diào)味糖漿等制品中,胭脂紅是一種偶氮類(lèi)人工合成色素,含有氮氮雙鍵,其是顏色載體,在強(qiáng)還原劑作用下氮氮雙鍵斷裂,生成氨基化合物,在體內(nèi)可以被分解為兩種芳香胺化合物,與體內(nèi)靶細(xì)胞發(fā)生相互作用引起癌癥及細(xì)胞堿基序列突變的發(fā)生[1-2]。目前生物降解[3]、電化學(xué)[4]、光催化氧化[5]和吸附法[6]等技術(shù)在對(duì)合成色素的去除方面都得到了廣泛的應(yīng)用,但生物降解技術(shù)處理周期長(zhǎng),處理費(fèi)用較高[7];電化學(xué)技術(shù)處理成本較高[8];光催化氧化技術(shù)難回收,操作不當(dāng)易導(dǎo)致中毒[9]。吸附法操作簡(jiǎn)單、成本低、處理效果較好[10]，常用于吸附合成色素的材料有淀粉[11]、樹(shù)脂[12]、沸石[13]、殼聚糖[14-16]和活性炭[17-18]等。殼聚糖是高分子堿性多糖,具有生產(chǎn)成本低、生物相容性高、可降解、無(wú)毒等特性[19]。但殼聚糖一般只溶于稀酸,與水分離困難,影響其在廢水處理方面的應(yīng)用[20]。將殼聚糖與納米Fe3O4粒子相結(jié)合制備出的一種性能優(yōu)異的磁性殼聚糖,具有粒徑尺寸小、吸附性能強(qiáng)、易分離等特點(diǎn)[21-22],但與殼聚糖相比,磁性殼聚糖在制備過(guò)程中加入了交聯(lián)劑,致使氨基和羧基含量下降,吸附效果不理想,需進(jìn)一步化學(xué)改性,提高其化學(xué)活性基團(tuán),改善其吸附性能。

常用的改性方法有胺化[23-24]、席夫堿反應(yīng)[25]和羧甲基化[26]等,在胺化改性中,常用的改性劑有二乙烯三胺五乙酸[27]、四乙烯五胺[28]、乙二胺[29]等,目前尚未發(fā)現(xiàn)改性磁性殼聚糖吸附胭脂紅的報(bào)道,本研究以胭脂紅色素為吸附對(duì)象,且基于前期實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),以三乙胺做改性劑對(duì)磁性殼聚糖進(jìn)行胺化改性,其對(duì)胭脂紅的吸附效果優(yōu)于其他吸附劑,研究三乙胺改性磁性殼聚糖對(duì)胭脂紅的吸附性能,考察溶液pH、溫度、初始濃度和吸附時(shí)間等因素對(duì)改性磁性殼聚糖吸附胭脂紅色素的影響,并對(duì)其進(jìn)行吸附動(dòng)力學(xué)、吸附等溫線、吸附熱力學(xué)及吸附再生性能研究,探討其吸附機(jī)理,為偶氮類(lèi)合成色素廢水的吸附處理提供一定的理論根據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

殼聚糖(脫乙?；?0%) 上海藍(lán)季生物有限公司;納米四氧化三鐵 天津凱利冶金研究所;胭脂紅 天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所;冰醋酸、高氯酸 上海市天新精細(xì)化工開(kāi)發(fā)中心;石油醚 天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司;戊二醛 天津博迪化工股份有限公司;三乙胺 天津市巴斯夫化工有限公司;氫氧化鈉 天津市大陸化學(xué)試劑廠;環(huán)氧氯丙烷、丙酮 天津市大茂化學(xué)試劑廠;以上試劑 為分析純;液體石蠟、司班80(Span 80) 天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司;以上試劑 為化學(xué)純。

84-1A型磁力攪拌器 上海司樂(lè)儀器有限公司;HZS-H超級(jí)恒溫水浴振蕩器 金壇市友聯(lián)儀器研究所;實(shí)驗(yàn)室pH計(jì) 上海理達(dá)儀器廠;KQ-5200B型超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;IR-435紅外分光光度計(jì) 日本島津;UV5100B型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海元析儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 磁性殼聚糖、改性磁性殼聚糖的制備

1.2.1.1 磁性殼聚糖的制備 采用反相懸浮交聯(lián)法[30-31],將0.5 g殼聚糖溶于25 mL 3%的冰醋酸溶液中攪拌溶解,加入0.5 g納米Fe3O4粒子,超聲功率為200 W分散20 min。再加入一定量的Span-80和20 mL液體石蠟,在55 ℃下反應(yīng)30 min,將0.5 mL的戊二醛加入其中交聯(lián)1 h,使用一定量1 mol/L的NaOH調(diào)至pH范圍為9～10,反應(yīng)2 h。磁鐵分離依次加石油醚、丙酮,蒸餾水洗滌至中性,得到磁性殼聚糖,干燥備用。

1.2.1.2 改性磁性殼聚糖的制備 再取0.5 g 1.2.1.1中制備的磁性殼聚糖加入50 mL蒸餾水的燒杯中,放入適量體積的環(huán)氧氯丙烷和0.5 mL的高氯酸溶液,50 ℃下反應(yīng)2 h,蒸餾水充分洗滌至pH為7左右,再將2 mL的三乙胺溶液加入其中反應(yīng)2 h,蒸餾水充分洗滌至pH為7左右,50 ℃干燥,得到改性磁性殼聚糖,干燥備用。

1.2.2 紅外光譜表征分析 將殼聚糖和1.2.1條件下制備的磁性殼聚糖、改性磁性殼聚糖分別與溴化鉀充分混合,研磨進(jìn)行壓片,在分辨率為4 cm-1,光譜范圍為4000～400 cm-1進(jìn)行光譜掃描[20]。

1.2.3 胭脂紅標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 配制質(zhì)量濃度為0、25、50、75、100、125、150、175和200 mg/L的胭脂紅標(biāo)準(zhǔn)溶液,在510 nm波長(zhǎng)下,測(cè)量溶液的吸光度,繪制質(zhì)量濃度與吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線,并得到胭脂紅的線性回歸方程。

1.2.4 磁性殼聚糖與改性磁性殼聚糖的對(duì)比實(shí)驗(yàn) 取2個(gè)150 mL錐形瓶,加入50 mL的200 mg/L的胭脂紅溶液,調(diào)節(jié)pH=3,再分別加入0.01 g的磁性殼聚糖或0.01 g的改性磁性殼聚糖,以150 r/min的頻率在40 ℃的水浴振蕩器中振蕩300 min,磁鐵分離取上層清液測(cè)吸光度。根據(jù)胭脂紅的標(biāo)準(zhǔn)曲線求出上清液的質(zhì)量濃度,再根據(jù)式(1)(2)計(jì)算吸附劑吸附胭脂紅的吸附率和吸附量。對(duì)比磁性殼聚糖與改性磁性殼聚糖的吸附率。

吸附劑對(duì)胭脂紅溶液的吸附率(Q)和吸附量(q)的計(jì)算公式分別為:

式(1)

式(2)

式中:Q是吸附率(%);q是吸附量(mg/g);C0、Ct分別為胭脂紅溶液的初始質(zhì)量濃度(mg/L)、吸附后的胭脂紅溶液質(zhì)量濃度(mg/L);V是胭脂紅溶液的體積(mL);m是改性磁性殼聚糖的質(zhì)量(g)。

1.2.5 改性磁性殼聚糖對(duì)胭脂紅色素吸附的單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.5.1 pH對(duì)胭脂紅色素吸附性能的影響 取150 mL錐形瓶,向其加入100 mg/L的胭脂紅溶液50 mL,調(diào)節(jié)pH分別為1、2、3、4、5、6和7。再分別向其中加入0.01 g的吸附劑,以150 r/min的頻率在40 ℃的水浴振蕩器中振蕩300 min,磁鐵分離取上層清液測(cè)吸光度。根據(jù)式(1)、式(2)計(jì)算改性磁性殼聚糖吸附胭脂紅的吸附率。

1.2.5.2 時(shí)間對(duì)胭脂紅色素吸附性能的影響 取150 mL錐形瓶,向其加入100 mg/L的胭脂紅溶液50 mL,調(diào)節(jié)pH=3,分別向其中加入0.01 g的吸附劑,以150 r/min的頻率在40 ℃的水浴振蕩器中分別振蕩30、90、150、210、270和330 min,磁鐵分離取上層清液測(cè)吸光度。根據(jù)式(1)、式(2)計(jì)算改性磁性殼聚糖吸附胭脂紅的吸附率。

1.2.5.3 溫度對(duì)胭脂紅色素吸附性能的影響 取150 mL錐形瓶,向其加入100 mg/L的胭脂紅溶液50 mL,調(diào)節(jié)pH=3,再分別向其中加入0.01 g的吸附劑,以150 r/min的頻率的水浴振蕩器中振蕩300 min,溫度分別為25、30、35、40、45、50和55 ℃,磁鐵分離取上層清液測(cè)吸光度。根據(jù)式(1)、式(2)計(jì)算改性磁性殼聚糖吸附胭脂紅的吸附率。

1.2.5.4 初始濃度對(duì)胭脂紅色素吸附性能的影響 取150 mL錐形瓶,向其分別加入20、40、60、80、100和120 mg/L的胭脂紅溶液50 mL,調(diào)節(jié)pH=3,再分別向其中加入0.01 g的吸附劑,以150 r/min的頻率在40 ℃的水浴振蕩器中振蕩300 min,磁鐵分離取上層清液測(cè)吸光度。根據(jù)式(1)、式(2)計(jì)算改性磁性殼聚糖吸附胭脂紅的吸附率。

1.2.5.5 驗(yàn)證最佳吸附實(shí)驗(yàn) 取150 mL錐形瓶,向其加入100 mg/L的胭脂紅溶液50 mL,調(diào)節(jié)pH=3,再向其中加入0.01 g的吸附劑,以150 r/min的頻率在50 ℃的水浴振蕩器中振蕩270 min,磁鐵分離取上層清液測(cè)吸光度。根據(jù)式(1)、式(2)計(jì)算改性磁性殼聚糖吸附胭脂紅的吸附率。

1.2.6 吸附動(dòng)力學(xué)、吸附等溫線與吸附熱力學(xué)研究

1.2.6.1 吸附動(dòng)力學(xué) 吸附動(dòng)力學(xué)是評(píng)價(jià)吸附過(guò)程中的吸附機(jī)理和控速步驟[32]。通過(guò)準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程對(duì)時(shí)間單因素實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合[33]。

準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程計(jì)算如式(3)所示:

式(3)

其中,t為吸附時(shí)間(min),qt為t時(shí)刻的吸附量(mg/g),qe為平衡時(shí)的吸附量(mg/g),k1為速率常數(shù)(min-1)。

準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程計(jì)算如式(4)所示:

式(4)

其中,k2為速率常數(shù)(g/(mg·min))。

顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型方程計(jì)算如式(5)所示:

qt=kp,it1/2+Ci

式(5)

其中,kp,i為速率常數(shù);Ci為顆粒內(nèi)擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)常數(shù)。

1.2.6.2 吸附等溫線 吸附等溫線是闡述吸附過(guò)程中改性磁性殼聚糖與胭脂紅色素的關(guān)系,同時(shí)還可以描述改性磁性殼聚糖的表面特性[15]。通過(guò)Langmuir模型方程和Freundlich模型方程對(duì)溫度單因素實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合[33]。

Langmuir模型方程計(jì)算如式(6)所示:

式(6)

其中,KL為L(zhǎng)angmuir方程吸附常數(shù)(L/mg)。

Freundlich模型方程計(jì)算如式(7)所示:

式(7)

其中,Kf為吸附能力有關(guān)的常數(shù)(L/mg)。

1.2.6.3 吸附熱力學(xué) 吸附熱力學(xué)是根據(jù)吉布斯自由能(ΔG)、焓變(ΔH)及熵變(ΔS)等相關(guān)熱力學(xué)參數(shù),判斷吸附過(guò)程能否自發(fā)進(jìn)行[34]。計(jì)算如式(8)、(9)、(10)所示:

ΔG0=-RTInKD

式(8)

式(9)

式(10)

根據(jù)1/T-InKD作圖,可由擬合曲線的斜率和截距求出ΔH0和ΔS0。

1.2.7 解析再生實(shí)驗(yàn) 將適量的蒸餾水置于250 mL的錐形瓶中,多次洗滌已吸附胭脂紅色素平衡后的吸附劑,再放入50 mL的1 mol/L的HCl溶液,在40 ℃的恒溫水浴振蕩器中振蕩30 min。磁鐵分離取上層清液測(cè)吸光度,將解析后的吸附劑用蒸餾水洗滌,進(jìn)行二次吸附實(shí)驗(yàn),移取50 mL的100 mg/L的胭脂紅溶液作吸附實(shí)驗(yàn),重復(fù)進(jìn)行3次吸附-解析實(shí)驗(yàn),考察吸附劑的解析再生性能。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用軟件OriginPro 8.5進(jìn)行數(shù)據(jù)模型擬合和圖表制圖,測(cè)定結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。使用軟件SPSS 17.0對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和方差分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 紅外光譜表征

如圖1所示,在3436.81 cm-1處是-COOH、-NH2的伸縮振動(dòng)峰和多糖間的氫鍵作用峰,在2921.10 cm-1處是N-H的伸縮振動(dòng)峰,在2856.22 cm-1處是-CH3和-CH2-的C-H的伸縮振動(dòng)峰[21],在1641.22 cm-1處是-NH2的彎曲振動(dòng)峰[35],在1019.59 cm-1處是多糖上-OH的伸縮振動(dòng)峰。在B與C的紅外譜線中,在3436.81和1641.22 cm-1處的峰減弱,殼聚糖中的-COOH、-NH2參與反應(yīng),生成席夫堿,表明殼聚糖與戊二醛發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)[36]。在1734.16 cm-1處產(chǎn)生新的峰是酰胺C=O的伸縮振動(dòng)峰,在2921.10、1559.02和1377.52 cm-1處是N-H鍵的吸收峰,吸收峰增強(qiáng),表明氨基含量增加[37-38]。在1461.39 cm-1處是-CH3和-CH2-的彎曲振動(dòng)峰[39]。在588.02 cm-1處是Fe3O4的Fe-O拉伸振動(dòng)峰,說(shuō)明Fe3O4成功嵌入殼聚糖中[40]。

圖1 殼聚糖、磁性殼聚糖與改性磁性殼聚糖的FT-IR圖Fig.1 FT-IR of chitosan,magnetic chitosan and modified magnetic chitosan注:A:殼聚糖;B:磁性殼聚糖;C:改性磁性殼聚糖。

2.2 胭脂紅標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

從圖2可以看出,胭脂紅的質(zhì)量濃度范圍為0～200 mg/L,線性回歸方程為:y=0.0045x+0.0047,決定系數(shù)R2=0.9996。其中x為胭脂紅的質(zhì)量濃度,y為吸光度值。

圖2 胭脂紅標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 Standard curve of carmine

2.3 磁性殼聚糖與改性磁性殼聚糖對(duì)胭脂紅色素的吸附性能對(duì)比

從表1可以看出,改性磁性殼聚糖比磁性殼聚糖對(duì)胭脂紅的吸附效果較好,吸附率為60.47%,是因?yàn)楦男院蟮奈絼┍雀男郧暗奈絼┙Y(jié)合位點(diǎn)多,改性后的吸附劑表面結(jié)合位點(diǎn)充分與胭脂紅分子結(jié)合[20],所以吸附率升高。以下實(shí)驗(yàn)考察改性磁性殼聚糖對(duì)胭脂紅色素吸附性能影響。

表1 吸附劑的比較Table 1 Comparison of adsorbents

2.4 改性磁性殼聚糖對(duì)胭脂紅色素吸附性能的影響

圖3 pH對(duì)胭脂紅色素吸附性能的影響Fig.3 Effect of pH on the adsorption rate of carmine pigment

2.4.2 吸附時(shí)間對(duì)胭脂紅色素吸附性能的影響 從圖4可以得出,隨著時(shí)間延長(zhǎng),吸附率呈增高趨勢(shì),在前270 min,因?yàn)楦男源判詺ぞ厶堑谋砻娼Y(jié)合位點(diǎn)未被胭脂紅分子占據(jù)[20],所以吸附率上升,在270 min時(shí),吸附達(dá)到飽和,繼續(xù)延長(zhǎng)吸附時(shí)間,吸附率基本保持不變?？傻迷?70 min時(shí)為最佳吸附時(shí)間,吸附率可達(dá)到95.6%。

圖4 吸附時(shí)間對(duì)胭脂紅色素吸附性能的影響Fig.4 Effect of adsorption time on the adsorption rate of carmine pigment

2.4.3 溫度對(duì)胭脂紅色素吸附性能的影響 從圖5可以得出,隨著溫度的升高,改性吸附劑對(duì)胭脂紅色素的吸附性能增強(qiáng),因?yàn)樯邷囟?加快分子間運(yùn)動(dòng)速率,有利于改性磁性殼聚糖表面的結(jié)合位點(diǎn)與胭脂紅色素結(jié)合,所以吸附率升高[42],此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。當(dāng)吸附反應(yīng)溫度的升高到一定程度,會(huì)伴隨著解析反應(yīng)的進(jìn)行,當(dāng)溫度達(dá)到50 ℃時(shí),可達(dá)到最佳吸附效果,吸附率為94.78%。

圖5 溫度對(duì)胭脂紅色素吸附性能的影響Fig.5 Effect of temperature on the adsorption rate of carmine pigment

2.4.4 初始濃度對(duì)胭脂紅色素吸附性能的影響 從圖6可以得出,當(dāng)胭脂紅的初始濃度在20～100 mg/L范圍內(nèi),吸附率均在95%以上,當(dāng)達(dá)到120 mg/L時(shí),吸附率下降。在不同的初始濃度下,加入相同劑量的改性吸附劑,當(dāng)吸附過(guò)程達(dá)到飽和,初始濃度越大,吸附率越低?？傻贸鲎罴训某跏紳舛葹?00 mg/L,吸附率可達(dá)到95.59%。

2.4.5 驗(yàn)證最佳吸附實(shí)驗(yàn) 在初始濃度為100 mg/L、pH=3、溫度為50 ℃、吸附時(shí)間為270 min下,進(jìn)行三次吸附平行試驗(yàn)取吸附率的平均值,改性磁性殼聚糖對(duì)胭脂紅色素的吸附率為96.72%。在此條件下,進(jìn)行后續(xù)的實(shí)驗(yàn)。

2.5 吸附動(dòng)力學(xué)

根據(jù)式3～式5分別畫(huà)出圖7～圖9的動(dòng)力學(xué)模型,表2為改性吸附劑對(duì)胭脂紅色素的動(dòng)力學(xué)擬合方程的參數(shù)。準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合方程顯示吸附量為387.08 mg/g,而實(shí)際吸附量為483.35 mg/g,R2為0.9838。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合方程顯示吸附量為500 mg/g,和實(shí)際吸附量483.35 mg/g相比差值較小,得出擬合方程的決定系數(shù)R2為0.9915。由于顆粒內(nèi)擴(kuò)散曲線不經(jīng)過(guò)原點(diǎn),擬合決定系數(shù)R2為0.8850,說(shuō)明它不是吸附過(guò)程中的唯一限制因素。因此可得出在對(duì)胭脂紅吸附的過(guò)程中,吸附動(dòng)力學(xué)擬合方程數(shù)據(jù)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。

圖6 初始濃度對(duì)胭脂紅色素吸附性能的影響Fig.6 Effect of initial concentration on the adsorption rate of carmine pigment

圖7 改性磁性殼聚糖對(duì)胭脂紅色素準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型Fig.7 Pseudo-first order kinetics plots of carmine pigment with modified magnetic chitosan

圖8 改性磁性殼聚糖對(duì)胭脂紅色素準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型Fig.8 Pseudo-second order kinetics plots of carmine pigment with modified magnetic chitosan

圖9 改性磁性殼聚糖對(duì)胭脂紅色素顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型Fig.9 Intra-particle diffusion model of carmine pigment with modified magnetic chitosan

2.6 吸附等溫線

根據(jù)式5和式6計(jì)算分別畫(huà)出圖9和圖10的吸附等溫模型,表3為改性吸附劑對(duì)胭脂紅色素的吸附等溫模型擬合參數(shù),Langmuir模型的決定系數(shù)R2為0.9973,Freundlich模型的決定系數(shù)R2為0.9281,顯而易見(jiàn)該吸附過(guò)程更符合Langmuir吸附等溫模型,屬于單分子層吸附,又因?yàn)镵L=0.086,0

圖10 Langmuir吸附等溫線Fig.10 The Langmuir plot for the adsorption

圖11 Freundlich吸附等溫線Fig.11 The Freundlich plot for the adsorption

表3 吸附等溫線模型擬合參數(shù)Table 3 Adsorption isotherm model fitting results

表4 熱力學(xué)擬合參數(shù)Table 4 Thermodynamic fitting parameters

2.7 吸附熱力學(xué)

由圖12的1/T-InKD曲線,可計(jì)算出表4的吸附劑對(duì)胭脂紅色素的吸附熱力學(xué)參數(shù),當(dāng)ΔH0>0,改性吸附劑吸附胭脂紅色素的吸附過(guò)程為吸熱反應(yīng)。在溫度為30、35、40 ℃時(shí),ΔG0<0,因?yàn)楦男源判詺ぞ厶俏诫僦t色素的吸附過(guò)程為自發(fā)反應(yīng),所以隨著溫度的增大,ΔG0逐漸減小,自發(fā)程度逐漸增大[34]。當(dāng)ΔS0>0時(shí),可得出在吸附過(guò)程中,改性吸附劑與胭脂紅溶液的界面有較大的混亂度[33]。熱力學(xué)的數(shù)據(jù)與等溫模型的Kf值變化所得的結(jié)果相同。

圖12 吸附熱力學(xué)曲線Fig.12 The thermodynamic curve for the adsorption

2.8 解析再生性能測(cè)定

因?yàn)殡僦t屬于酸性偶氮類(lèi)合成色素,所以將選1 mol/L的HCl溶液作為改性磁性殼聚糖吸附劑的解析溶液,胭脂紅在吸附-解析3次以后,吸附率能達(dá)到52.23%,解析率能達(dá)到43.25%,改性吸附劑具有易分離、環(huán)保價(jià)值和利用率高等特點(diǎn)。

3 結(jié)論

以高氯酸作催化劑,三乙胺為改性劑,通過(guò)反相懸浮交聯(lián)法制備改性磁性殼聚糖,考察了pH、時(shí)間、溫度和初始濃度等因素對(duì)改性磁性殼聚糖吸附胭脂紅的性能的影響,通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出,當(dāng)初始濃度為100 mg/L、pH=3、溫度為50 ℃、吸附時(shí)間為270 min時(shí),改性磁性殼聚糖對(duì)胭脂紅色素的吸附率最大,為96.72%。理論最大吸附量為526.32 mg/g,對(duì)胭脂紅色素吸附動(dòng)力學(xué)、吸附等溫線、吸附熱力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,吸附過(guò)程為化學(xué)吸附,符合Langmuir吸附等溫模型,吸附過(guò)程為單分子層吸附,ΔG<0,吸附過(guò)程為吸熱反應(yīng)。在解析再生實(shí)驗(yàn)中,進(jìn)行3次吸附-解析實(shí)驗(yàn),吸附率和解析率均在40%以上。此項(xiàng)研究對(duì)于偶氮類(lèi)合成色素廢水的吸附處理具有一定的實(shí)際意義。