摘要：制备了羧甲基甲壳素-丙烯酰胺接枝共聚物，研究了其对印染废水的吸附脱色能力。结果显示羧甲基甲壳素-丙烯酰胺接枝共聚物对印染废水具有良好的吸附脱色性能。脱色实验最佳工艺条件为，接枝率为67.5％的羧甲基甲壳素-丙烯酰胺接枝共聚物，在投放量为0.6g·L-1，温度为20℃，脱色时间为15min的条件下，脱色率可达到96.3%，脱色效果良好。羧甲基甲壳素-丙烯酰胺接枝共聚物是一类有应用价值的廉价印染废水脱色剂，可进一步开发研究。
关键词：接枝共聚物；羧甲基甲壳素；印染废水；脱色
前言
印染废水具有水量大，有机污染物含量高、难降解物质多、色度高以及组分复杂等特点，属于难处理的工业废水、印染行业是工业废水排放大户，随着合成染料的发展以及消费者对印染加工要求的提高，大量新型印染助剂、功能染料、浆料等的广泛应用，致使印染废水中有机物质成分越来越复杂多变，现已成为困扰印染废水治理的关键问题[1]。目前印染废水的处理一般先通过物理化学方法进行预脱色，去除生物毒性大、色度高的染料分子，提高废水的可生化性，然后通过后续生化处理，达到综合治理的目的。其中作为印染废水预处理的物理化学处理十分关键，在物理处理法中应用最多的是吸附法。处理印染废水的吸附剂有粉煤灰[2]、活性炭[3]等。许多研究人员也在开发其它价格便宜、材料易得、对印染废水中染料吸附性能优良的新型吸附剂[4,5]。
甲壳素是一种类似纤维素的天然高分子聚合物，主要从节肢动物如虾、蟹壳和真菌中提取，资源丰富，是自然界中仅次于纤维素的第二大类生物材料，也是地球上除蛋白质外数量最大的含氮天然有机物。国内外关于甲壳素及其衍生物的应用研究非常活跃，在重金属提取回收、纺织印染、造纸等方面有着广泛的应用，是典型的环境友好材料[6]。目前对甲壳素进行化学改性，制备印染废水脱色剂的报道不多，本文将其水溶性衍生物羧甲基甲壳素与丙烯酰胺共聚，得到羧甲基甲壳素接枝丙烯酰胺共聚物，并将研制的聚合物用于处理印染废水，进一步探讨了处理印染废水的最佳工艺条件。
1·实验部分
1.1材料与仪器
羧甲基甲壳素，浙江玉环化工厂，羧化度65%，平均相对分子质量80000；丙烯酰胺，分析纯，西安化学试剂厂；过硫酸铵、乙醇、丙酮，分析纯，天津化学试剂二厂；印染废水取自西安市户县某纺织有限责任公司。UV-2250型紫外-可见分光光度计，日本岛津公司；722型分光光度计，上海精密科学仪器有限公司。
1.2接枝共聚物的制备
将羧甲基甲壳素溶于去离子水中，加入丙烯酰胺，搅拌均匀后，通氮气保护，加热至预定温度。加入定量过硫酸铵水溶液，恒温反应一段时间，冷却产物倾入大量无水乙醇，过滤。将不纯的接枝产物在索氏提取器中用丙酮抽提8h以除去均聚物，真空60℃干燥至恒重得羧甲基甲壳素-丙烯酰胺接枝共聚物。接枝率G%按下式计算：
G%=(W1-W0)/W0×100%
式中W0、W1分别指羧甲基甲壳素、羧甲基甲壳素-丙烯酰胺接枝共聚物的质量。
1.3印染废水的脱色处理
将印染废水，采用UV-2250型紫外-可见分光光度计进行扫描，测得该印染废水的最大吸收波长A0为604nm。取一定量的通过100目的接枝共聚物于100mL圆底烧瓶中，再加入100mL印染废水，用水浴控制恒温，进行磁力搅拌一定时间后，取样，离心分离后取上清液，用分光光度计在604nm下测试吸附前、后的吸光度值。考察印染废水的脱色效果，按下式计算脱色率η。
η=（1-At/A）0×100％
式中：η为脱色率，％；A0为吸附前印染废水的吸光度值；At为吸附后的吸光度值。
2·结果和讨论
2.1聚合物接枝率对脱色效果的影响
取印染废水100.0 mL，投放不同接枝率的羧甲基甲壳素-丙烯酰胺接枝共聚物0.6 g，在室温下脱色吸附20min，考察脱色效果与聚合物接枝率的关系，结果如图1所示。不同接枝率的羧甲基甲壳素-丙烯酰胺接枝共聚物脱色效果均优于羧甲基甲壳素，说明接枝侧链对脱色有增效作用；但是随着接枝率的不断提高，脱色效果变差，可能原因是聚合物的交联程度增加，在印染废水中的可分散程度降低，反而降低了脱色能力。当接枝率为67.5％时，羧甲基甲壳素-丙烯酰胺接枝共聚物对印染废水的脱色效果较佳。
2.2聚合物投放量对脱色效果的影响
取印染废水100.0 mL，通过改变接枝率为67.5％的羧甲基甲壳素-丙烯酰胺接枝共聚物投放量，在室温吸附20min，脱色效果与投放量的关系如图2所示。可以看出，羧甲基甲壳素-丙烯酰胺接枝共聚物投放量在0.2～0.6g·L-1范围内，随着投放量的增加，对印染废水的脱色率提高，从35.6%增加到96.3%，当吸附剂投放量超过0.6g·L-1后，脱色率趋于恒定，说明吸附脱色与解析过程逐渐趋于平衡。因此，羧甲基甲壳素-丙烯酰胺接枝共聚物投放量为0.6g·L-1聚合物较佳。
2.3脱色温度对脱色效果的影响
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