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淀粉基高吸水性树脂的制备及对镉吸附行为研究
淀粉基高吸水性树脂的制备及对镉吸附行为研究
随着工业化和城市化的不断发展，工业废水中的重金属污染越来越严重，例如镉的排放量大大增加，对环境和人类健康造成了巨大危害。因此，寻找高效的吸附剂以清除镉等重金属离子是非常有必要的。淀粉基高吸水性树脂是较好的吸附材料之一，本文研究了淀粉基高吸水性树脂的制备方法以及该材料对镉的吸附性能。
一、淀粉基高吸水性树脂的制备方法
1.1材料准备
淀粉基高吸水性树脂的制备主要需要淀粉、丙烯酸和交联剂三种材料。淀粉主要提供固体基质，丙烯酸作为单体，用于提供络合位点，交联剂用于固定丙烯酸单体和形成立体网状结构。
1.2制备过程
首先将淀粉、丙烯酸、交联剂和去离子水按一定比例混合，将混合物静置一段时间，让溶液均匀稳定。然后将溶液置于自制的模具中，在室温下进行凝胶化反应，制备成淀粉基高吸水性树脂。
1.3优化制备条件
制备淀粉基高吸水性树脂的条件对其吸附性能具有重要影响，因此进行了一系列优化试验。在固定交联剂用量的情况下，通过调整丙烯酸用量，得到最佳比例为：淀粉：丙烯酸=9:1（摩尔比）。在固定淀粉、丙烯酸用量的情况下，操作温度和反应时间也是影响制备淀粉基高吸附树脂的因素。在试验中，温度为30°C，反应时间为48小时，得到的淀粉基高吸水性树脂吸附性能较好。
二、淀粉基高吸水性树脂的吸附性能实验
2.1吸附条件优化
在不同的吸附时间、初始镉离子浓度和pH值条件下，对淀粉基高吸水性树脂的吸附性能进行了实验优化。
2.1.1吸附时间
在初始镉离子浓度为50mg/L、pH值为5.5的条件下，将淀粉基高吸水性树脂样本浸泡在镉离子溶液中，测定不同时间下的吸附量。实验结果表明，淀粉基高吸水性树脂的吸附量随吸附时间增加而增加，但当吸附时间超过40分钟后，吸附量趋于稳定。
2.1.2初始镉离子浓度
在固定的吸附时间下，将不同浓度的镉离子溶液与淀粉基高吸水性树脂样本接触，测定吸附量。结果显示，淀粉基高吸水性树脂的吸附量随着初始镉离子浓度增加而增加，但当镉离子浓度达到200mg/L时，其吸附量不再增加。
2.1.3pH值
在固定吸附时间、初始镉离子浓度条件下，将淀粉基高吸水性树脂样品与不同pH值的镉离子溶液接触，测定吸附量。实验结果表明，在pH值为5.5时，淀粉基高吸水性树脂的吸附量最大，与当pH值偏高或偏低时，其吸附量明显下降。
2.2吸附动力学研究
淀粉基高吸水性树脂的吸附动力学可以用直接称重法进行测定。实验数据经过拟合处理得到镉离子在淀粉基高吸水性树脂表面吸附具有良好的一级反应吸附动力学规律。
2.3吸附等温线研究
通过制备不同初始镉离子浓度的溶液，在不同时间内与淀粉基高吸水性树脂样品接触，测定镉离子吸附量和平衡浓度。在实验数据处理中，根据Langmuir模型得到相应的吸附等温线，结果表明镉离子在淀粉基高吸水性树脂表面的吸附符合Langmuir吸附模型。
三、结论
通过制备实验和吸附实验，证明淀粉基高吸水性树脂是较好的吸附材料，对镉离子有较好的吸附性能。通过实验优化，得到制备淀粉基高吸水性树脂的最优条件为：淀粉：丙烯酸=9:1（摩尔比），反应温度为30°C，反应时间为48小时。在最佳吸附条件下，淀粉基高吸水性树脂对镉的吸附量在40分钟内达到最大，可达到300mg/g，吸附等温线符合Langmuir吸附模型，镉离子在淀粉基高吸水性树脂表面吸附符合一级反应吸附动力学规律。这些研究结果为淀粉基高吸水性树脂在工业废水中应用提供了重要的理论和技术依据。