文献类型：学位论文

中文题名：基于药渣纤维素共聚丙烯酰胺/丙烯酸水凝胶的制备及水体重金属修复的应用研究

作者：朱海[1];

第一作者：朱海

机构：[1]甘肃中医药大学;

第一机构：甘肃中医药大学

导师：殷晓春;甘肃中医药大学|张洁;甘肃中医药大学

授予学位：硕士

语种：中文

中文关键词：中药渣;水凝胶;水环境;重金属离子

年份：2023

摘要：随着全球工业化发展,水体重金属污染因其对生态环境和人体健康所造成的危害,成为迫切需要解决的环境问题。吸附法具有高效、操作简单、经济可行性、环境友好性和可靠性等优点,是目前去除水体重金属离子的最佳方法。而农业固体废弃物中草药渣,因其来源广泛、生态友好性、生物相容性等特点,拥有极大的作为制作吸附剂原料的潜力。而水凝胶因其特殊结构,也常用于对各种污染物的吸附。将中草药渣与水凝胶相结合制备吸附剂,不仅可以减少中草药渣处理不当所带来的环境污染,还可以吸附水体中重金属离子,减少环境负担,保护人体健康。本研究以固体废弃物归脾汤药渣为基材,丙烯酸、丙烯酰胺为功能单体,成功制备了系列水凝胶吸附剂,吸附重金属离子。同时,以纯化微晶纤维素为基材,分别引入上述功能单体作为对照。本研究主要进行的工作是围绕药渣的溶解,水凝胶的制备,水凝胶的表征,以及对重金属离子Pb和Cd的吸附实验开展的。先利用氢氧化钠对药渣进行预处理,并使用碱-尿素溶液以及反复冻融和微波辐照的方法对药渣进行溶解,最后采用交联聚合的方法合成水凝胶。利用扫描电镜（SEM）和傅里叶红外光谱仪（FTIR）对一系列水凝胶样品的表面形貌,微观结构和化学成分,进行了理化表征和分析。同时进行了溶胀性能的测试。并在不同p H、反应体系接触时间和重金属离子初始浓度条件下进行了静态吸附实验,对一系列水凝胶样品的吸附性能进行了探究。最后将吸附实验数据进行整理与分析以及吸附动力学模型和吸附等温线模型的拟合。最终得出以下结果:根据表征结果,引入的单体均成功与药渣主要成分（纤维素）接枝聚合。归脾汤药渣聚丙烯酰胺水凝胶（GP/PAM）和归脾汤药渣聚丙烯酰胺/壳聚糖水凝胶（GP/PAM/CTS）的最大溶胀率分别为34.60和29.33。GP/PAM对Pb的最大吸附能力在120 min范围内可达到231.59 mg/g,在120 min范围内对Cd离子的最大吸附能力约为192.75 mg/g;GP/PAM/CTS对Pb的最大吸附能力在120 min范围内可达到221.67 mg/g,在120 min范围内对Cd离子的最大吸附能力约为170.25 mg/g。归脾汤药渣基丙烯酸-丙烯酰胺共聚水凝胶（GP/AA-co-AM）和微晶纤维素基丙烯酸-丙烯酰胺共聚水凝胶（MCC/AA-co-AM）最大溶胀率分别为47.04和27.90。GP/AA-co-AM对Pb的最大吸附能力在150 min范围内可达到411.13 mg/g,在150 min范围内对Cd离子的最大吸附能力约为309.5 mg/g,整体吸附能力优于MCC/AA-co-AM。归脾汤药渣基聚丙烯酸-丙烯酰胺/壳聚糖复合水凝胶（GP/AA-co-AM/CTS）和微晶纤维素基聚丙烯酸-丙烯酰胺/壳聚糖复合水凝胶（MCC/AA-co-AM/CTS）最大溶胀率分别为43.37和31.34。GP/AA-co-AM/CTS对Pb的最大吸附能力在150 min范围内可达到315.38 mg/g,在150 min范围内对Cd离子的最大吸附能力约为289.00 mg/g,整体吸附能力优于MCC/AA-co-AM/CTS。所有吸附剂对Pb和Cd的吸附过程均符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型,即化学单层吸附为主。