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

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，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
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综合性能 . 无疑开发以壳聚糖为基材的水处理剂是当前水处理领域发展的重要方向之一. 另外壳聚糖分子中的羟基和氨基容易通过化学改性，引进多功能基团，来改善它的溶解性能和物化性质，从而使其具有更多的特殊功效。常用的化学改性方法有酰化、醚化、羧甲基化、接枝交联、氧化-还原及络合等
磁性微球是指通过适当的方法使有机高分子化学与无机磁性物质结合起来形成的具有一定磁性及特殊结构的复合材料2。制备磁性高分子微球通常应用的磁性物质有：纯铁粉、羰基铁、磁铁矿、正铁酸盐、铁钻合金等，尤以F0304磁流体居多。磁性微球与其他同一尺寸的微球相比，具有以下的特点：(1)表面效应和体积效应，即比表面积效应。随着微球的细化，其粒径达到微米级甚至纳米级时，比表面激增，表面能大大增加，微球官能团密度及选择性吸附能力变大。同时由于粒径变小，超细微粒包含的原子数减少使带电能级加大，从而使吸附平衡时间大大缩短，粒子的稳定性大大提高。(2)磁响应性，磁响应性即磁性高分子微球对9b~Jn磁场的反应。利用此特性，在外加磁场作用下，磁性高分子微球可以方便地进行分离和磁性导向。磁性高分子微球中磁核的含量是反映微球磁响应性的一个重要参数，磁核含量为微球总重量的20％～50％为最佳。当作为磁核的金属氧化物粒子的直径小于30 nnq时，具有超顺磁性，即在磁场中有较强的磁性，没有磁场时磁性很快消失，便于操作控制。(3)生物相容性和生物降解性，在生物医学领域中生物相容Jl生和生物降解性是磁性高分子微球应用的重要方面。(4)表面功能基团特性，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)2•6H2O、NH4Fe(SO4)2•12H2O 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80mg／g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。
1.3 CU螯合壳聚糖磁性微球的制备工艺
王丽娟等7以CuCl2•H20为主要改性剂制备CU螯合壳聚糖磁性微球 ……（未完，全文共6364字，当前仅显示2234字，请阅读下面提示信息。收藏《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》）