論文開題報告：磁性殼聚糖微球在廢水處理中的工藝條件研究

大學本科畢業(yè)論文(設計)開題報告
學院：化工學院　　　　　　　　　　　　　專業(yè)班級：08生物工程二班

課題名稱 磁性殼聚糖微球在廢水處理中的工藝條件研究

1、 本課題的的研究目的和意義：
近20 年來,中國工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)得到了迅猛發(fā)展。然而，在水產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的同時，養(yǎng)殖品種出現(xiàn)退化,特別是養(yǎng)殖區(qū)的高密度養(yǎng)殖、工業(yè)廢水和生活污水的任意排放,使養(yǎng)殖水域的自凈與調(diào)節(jié)能力降低,水域環(huán)境惡化。在此條件下，養(yǎng)殖過程中投放的飼料所含的氮、磷大約只有9.1 %和17. 4 %被魚同化，其殘剩飼料和魚類排泄物形成的污染物對水體、沉積物等造成嚴重污染。據(jù)估計，每生產(chǎn)1 t 蝦可向水體中增加0. 2 t的N 元素和0. 05 t 的P 元素，其結果會引起淺水湖泊的退化，造成局部海域發(fā)生赤潮。同時水體污染反過來制約水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,使養(yǎng)殖廢水得到循環(huán)再利用。綜合考慮國家目前的養(yǎng)殖廢水處理現(xiàn)狀，急需一種高效的氮、磷吸附處理產(chǎn)品，達到養(yǎng)殖廢水的凈化處理。
殼聚糖具有優(yōu)良的生物降解性和生物相容性、良好的吸附性和環(huán)境友善性，并且無毒無味，因而在廢水處理方面有廣泛的應用。但是由于殼聚糖結構中的羥基和氨基
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綜合性能 . 無疑開發(fā)以殼聚糖為基材的水處理劑是當前水處理領域發(fā)展的重要方向之一. 另外殼聚糖分子中的羥基和氨基容易通過化學改性，引進多功能基團，來改善它的溶解性能和物化性質(zhì)，從而使其具有更多的特殊功效。常用的化學改性方法有酰化、醚化、羧甲基化、接枝交聯(lián)、氧化-還原及絡合等
磁性微球是指通過適當?shù)姆椒ㄊ褂袡C高分子化學與無機磁性物質(zhì)結合起來形成的具有一定磁性及特殊結構的復合材料2。制備磁性高分子微球通常應用的磁性物質(zhì)有：純鐵粉、羰基鐵、磁鐵礦、正鐵酸鹽、鐵鉆合金等，尤以F0304磁流體居多。磁性微球與其他同一尺寸的微球相比，具有以下的特點：(1)表面效應和體積效應，即比表面積效應。隨著微球的細化，其粒徑達到微米級甚至納米級時，比表面激增，表面能大大增加，微球官能團密度及選擇性吸附能力變大。同時由于粒徑變小，超細微粒包含的原子數(shù)減少使帶電能級加大，從而使吸附平衡時間大大縮短，粒子的穩(wěn)定性大大提高。(2)磁響應性，磁響應性即磁性高分子微球?qū)?b~Jn磁場的反應。利用此特性，在外加磁場作用下，磁性高分子微球可以方便地進行分離和磁性導向。磁性高分子微球中磁核的含量是反映微球磁響應性的一個重要參數(shù)，磁核含量為微球總重量的20％～50％為最佳。當作為磁核的金屬氧化物粒子的直徑小于30 nnq時，具有超順磁性，即在磁場中有較強的磁性，沒有磁場時磁性很快消失，便于操作控制。(3)生物相容性和生物降解性，在生物醫(yī)學領域中生物相容Jl生和生物降解性是磁性高分子微球應用的重要方面。(4)表面功能基團特性，在制備磁性高分子微球時，可以選擇多種功能基團作為反應活性點，如一OH、-COOH、一NH2。這些活性基團可連接具有生物活性物質(zhì)，如免疫蛋白、生物酶等 。
通過改性后的殼聚糖包裹磁性微球，很大程度上彌補了殼聚糖在廢水吸附中的不足，特別是對污染物進行脫除后，有時很難有效快速的從水體中分離。近年來, 磁分離技術已被應用到水處理行業(yè)中, 它是借助磁場力的作用, 對不同磁性的物質(zhì)進行分離的一種技術. 由于磁性物質(zhì)在磁場中所受到的磁力比重力要大很多倍, 因此具有處理量大、液固分離效率高且占地面積小等優(yōu)點. 但是絕大多數(shù)的化合物包括殼聚糖并沒有磁性, 如果要想通過磁分離技術進行處理, 必須使得其具有磁性. 而通常采用的方法是通過將這類不具有磁性的化合物與磁性物質(zhì)(如：Fe, Fe3O4等)有機結合, 形成以磁性物質(zhì)為核, 非磁性材料為殼的所謂核殼微球結構, 從而實現(xiàn)對材料的磁性化, 進而可采用磁分離技術達到快速分離的目的3.
1、 不同改性殼聚糖磁性微球的制備工藝
1.1 乙二胺改性殼聚糖磁性微球的制備工藝
王麗娟等4以（NH4）2Fe(SO4)2•6H2O、NH4Fe(SO4)2•12H2O 和殼聚糖為原料采用包埋法制備了多胺基化磁性殼聚糖微球，所得微球具有較規(guī)則的球形，且具有良好的順磁性和耐酸性。薛雪1等測定了其在最佳條件下對對Cu2+和pb+吸附，結果表明：在合適的條件下，改性磁性微球?qū)Φ蜐舛萩u2+和pb2+的去除率均可達90％以上，吸附量則達80mg／g以上。
周利民等6采用化學共沉淀法制備得到乙二胺改性殼聚糖磁性微球,并用該性后的磁性微球?qū)g2+或UO2+ 進行吸附，吸附效果良好。將吸附飽和后的磁性微球利用EDTA和硫酸溶液進行洗脫，洗脫率達到百分之九十。
周利民、尚超11等利用改性的乙二胺殼聚糖磁性微球吸附酸性橙7和酸性橙10，在PH為3到4的時候吸附效果最佳。并且用PH為10的氫氧化銨/氯化銨溶液可洗脫再生。
1.2 丙烯酸改性殼聚糖磁性微球的制備工藝
程艷玲等2通過自制磁流體采用反相乳液聚合發(fā)制備出丙烯酸改性的殼聚糖磁性微球，當殼聚糖用量為2g,質(zhì)量濃度為50mg/ml的丙烯酸溶液100ml時反應效果最好，溶液最為均勻，吸附效果最佳。微粒的粒徑大概在55-100nm之間。
1.3 CU螯合殼聚糖磁性微球的制備工藝
王麗娟等7以CuCl2•H20為主要改性劑制備CU螯合殼聚糖磁性微球 ……（未完，全文共6364字，當前僅顯示2234字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題報告：磁性殼聚糖微球在廢水處理中的工藝條件研究》）