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壳聚糖复合磁性生物炭吸附去除水中Cu(Ⅱ)的性能和机理李杰;高洪涛【摘要】以粉碎松树枝粉末为原料高温热解制备生物炭,然后采用水热方法与Fe3O4和壳聚糖复合,制备复合吸附剂,并将其用于水中Cu(Ⅱ)的吸附去除.研究发现复合吸附剂可有效去除Cu(Ⅱ),反应1.5h后可达到吸附平衡,其最大平衡吸附量为74.83 mg·g-1.对其吸附机理研究表明,Cu(Ⅱ)在复合吸附剂表面的吸附过程包括表面扩散、颗粒内部扩散和吸附平衡扩散三个阶段,其吸附反应动力学可采用准二级反应动力学方程拟合,吸附等温线符合Langmuir模型.对其反应热力学研究表明Cu(Ⅱ)在复合生物炭表面的吸附主要为物理吸附.%The biochar was prepared by using thermal decomposition of powders obtained by pulverizing the pine branch,which was then combined with both magnetic Fe3O4 and chitosan to form the composite adsorbent.It has been used for Cu(Ⅱ) removal from aqueous solution.There were three steps in the endothermic adsorption process,including the surface diffusion,the intraparticle diffusion and the final equilibrium.The maximum adsorption capacity was 74.83 mg · g-1 at the equilibrium time of 90 min.The investigations on adsorption kinetics and isotherms showed that the pseudo-second-order kinetic and Langmuir isotherm model could well fit the experimental data.Further investigations on the activation energy and thermodynamics of the adsorption process elucidated that the Cu(Ⅱ) adsorption on the adsorbent was an endothermic and spontaneous physi-sorption process.【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(039)002【总页数】5页(P16-20)【关键词】复合生物炭;Cu(Ⅱ);吸附性能;吸附机理【作者】李杰;高洪涛【作者单位】青岛科技大学生态化工国家重点实验室培育基地,山东青岛266042;青岛科技大学生态化工国家重点实验室培育基地,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】X52重金属废水具有极强致毒性、富集性和持久性,对社会环境和人类健康带来了严重的危害[1]。
壳寡糖及其螯合铜对动物铜吸收的比较研究的开题报告1. 研究背景铜是人体必需的微量元素之一，它在多种酶的催化活动中起着重要作用。
然而，铜在人体内具有一定的毒性，如果摄入过量的铜，就会导致铜中毒。
因此，了解铜的吸收机制和调控方法就显得尤为重要。
此外，利用化学方法来增加铜的生物利用率和降低毒性也是当前研究热点之一。
壳寡糖是一种具有多种生物活性的多糖物质，具有良好的生物相容性和生物安全性，近年来得到了广泛的关注。
有研究表明，壳寡糖可以与铜等金属离子形成螯合物，从而提高金属的生物利用率和抗氧化性。
本研究旨在比较壳寡糖及其螯合铜对动物铜吸收的影响，为铜的生物利用和毒性的控制提供新思路。
2. 研究目的本研究的主要目的是比较壳寡糖及其螯合铜对动物铜吸收的影响，并探讨其机制。
具体研究内容包括：（1）分析壳寡糖与铜离子的化学反应性质，获得螯合铜的最佳条件。
（2）运用小鼠模型体内试验，比较壳寡糖及其螯合铜对动物血液铜含量、铜离子代谢和相关酶活性的影响。
（3）运用体外细胞实验，研究壳寡糖及其螯合铜对动物肠道铜离子吸收的影响。
3. 研究方法（1）化学实验：利用紫外-可见分光光度法、比色法等方法研究壳寡糖与铜离子的螯合反应条件，确定最佳反应条件，并制备壳寡糖螯合铜。
（2）体内试验：采用小鼠模型，设对照组、单独使用壳寡糖组、单独使用螯合铜组、同时使用壳寡糖和螯合铜组，比较各组小鼠的铜含量、铜代谢和相关酶活性，探讨壳寡糖及其螯合铜对小鼠体内铜的影响。
（3）体外细胞实验：利用肠道细胞，研究壳寡糖及其螯合铜对细胞铜离子吸收的影响。
4. 预期结果与意义预计本研究能够比较系统地探讨壳寡糖及其螯合铜对动物铜吸收的影响。
通过体内实验和体外细胞实验，能够深入了解壳寡糖及其螯合铜对铜离子吸收的影响机制，为铜的生物利用和毒性的控制提供新思路。
此外，本研究还可为壳寡糖等天然多糖类物质在铜等金属离子研究中的应用提供参考。
酰化壳聚糖交联微球对铜离子吸附性能研究张润虎;宁门翠;李理【摘要】以脱乙酰度95℅的壳聚糖为原料,通过丁二酸酐酰化、氯化钙交联后对壳聚糖的改性,制备出吸附性能更好,稳定性更好的酰化壳聚糖交联微球.并研究了酰化壳聚糖交联微球对Cu2+的吸附性能.实验结果表明:酰化壳聚糖交联微球对铜离子具有很好的吸附性能.吸附的最佳条件是:微球对铜离子吸附时间为60 min、pH 值为6.0.在吸附过程中,△Gθ 值在13.58～11.28 kJ·mol-1之间,△Hθ=11.61 kJ·mol-1,△S=76.82 J·K-1·mol-1,表明酰化壳聚糖微球吸附水中Cu2+吸附是一个自发的吸热、熵过程.【期刊名称】《昆明冶金高等专科学校学报》【年(卷),期】2019(035)001【总页数】6页(P77-82)【关键词】酰化壳聚糖交联微球;吸附;Cu2+离子;热力学参数【作者】张润虎;宁门翠;李理【作者单位】昆明冶金高等专科学校化工学院,云南昆明650033;昆明冶金高等专科学校化工学院,云南昆明650033;昆明冶金高等专科学校环境工程学院,云南昆明650033【正文语种】中文【中图分类】O636.1在天然水体中很少有Cu2+。
水体中的Cu2+主要是由工业废水和生活污水引起的。
Cu2+会影响水的颜色和气味。
Cu2+进入水生生物体内后，会积累并转化为毒性较大的有机物，通过食物链转移到人体，对人体产生各种毒性作用，主要表现为溶血性贫血、胃痛、肝功能衰竭、低血糖、头痛、脱发、神经系统中毒病症[1-2]。
因此，有必要去除废水中的Cu2+。
根据GB25467-2010《铜、镍、钴工业污染物排放标准》铜污染物排放总量的规定：直接排放浓度限值为0.5 mg·L-1，间接排放浓度限值为1.0 mg·L-1。
含Cu2+废水处理的方法通常包括吸附、化学沉淀、膜分离、反渗透、离子交换、溶剂萃取和混凝/絮凝等。
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壳聚糖对重金属离子Cu和Pb的吸附研究作者：雷志丹雷琳李龙张晓青惠华英雷志钧
来源：《中国当代医药》2012年第14期
[摘要] 目的处理实验室废水中的重金属离子。
方法本文对壳聚糖对模拟废水中的微量重金属离子Cu和Pb的吸附进行了研究，确定了最佳吸附条件。
结果在实验室条件下，Cu2+的最佳pH = 9，Pb2+的最佳pH = 6，壳聚糖最佳用量均为10 g/L，最佳吸附时间均为20 min，温度均为常温，壳聚糖脱乙酰度均为85%。
结论壳聚糖对水中微量重金属离子有较好的吸附效果，可作为重金属离子的吸附剂用于实验室重金属离子废水的处理。
[关键词] 壳聚糖；重金属离子；吸附；Cu2+；Pb2+
[中图分类号] X703[文献标识码] A[文章编号] 1674-4721（2012）05（b）-0025-02。
壳聚糖对铜离子的吸附作用壳聚糖是一种天然的高分子多糖，可以被提取自甲壳类动物的外壳或其它海洋生物，具有广泛的应用前景，如生物医药领域中作为药物载体、组织修复材料和人工骨骼。
此外，壳聚糖还具有良好的吸附性能，特别是对于有害金属离子的吸附，其中铜离子也是它的良好吸附对象之一。
一、壳聚糖的化学结构和吸附机理1. 壳聚糖的化学结构壳聚糖是一种由N-乙酰葡萄糖胺（GlcNAc）和D-葡萄糖（Glc）交替连接而成的共轭多糖，它具有β-1,4-葡聚糖骨架，其中每个GlcNAc都带有一个氨基和一个乙酰氨基，而每个Glc都带有三个羟基。
它的化学式为（C8H13NO5）n。
2. 壳聚糖的吸附机理壳聚糖对铜离子的吸附机理主要包括静电吸附、络合作用和氢键作用等因素。
当铜离子和壳聚糖接触时，它们之间相互作用，产生静电吸引力，使铜离子被立即吸附到壳聚糖的表面。
然后，铜离子与壳聚糖中的羟基或氨基等活性官能团进行络合作用，形成铜离子与壳聚糖的化学键。
此外，壳聚糖与铜离子之间还可以通过氢键作用来增强它们之间的结合力，从而增强壳聚糖对铜离子的吸附性能。
二、壳聚糖在铜离子污染处理中的应用1. 壳聚糖的来源和制备方法壳聚糖可以从海产品的壳类中提取得到，如蟹壳、虾壳、龙虾壳等，同时也可以通过微生物和真菌等发酵过程自然合成。
其制备方法主要涉及到浸提、脱蛋白作用、酸碱处理、凝胶处理和阳离子交换等过程。
2. 壳聚糖在铜离子吸附中的应用壳聚糖在处理含铜废水、废液和污染场地中具有良好的吸附性能，是一种非常有效的吸附材料。
它可以通过批次实验和连续流程实验来确定其优异的吸附性能。
在批次实验中，实验条件一般为粉末状壳聚糖的初始质量、初始浓度和吸附时间等，可以进一步确定壳聚糖对铜离子的吸附量和吸附速率。
在连续流程实验中，流动模式和过滤模式是两种常见的实验模式。
流动模式是指壳聚糖涂覆在填充柱或其他载体上，并通过该载体来处理连续流过的污染水样，以模拟实际环境中的处理情况。
壳聚糖黄原酸盐对cu2+的吸附性能研究摘要：用红外＼紫外和热重分析等测试技术分别对二硫代氨基甲酸改性壳聚糖（壳聚糖黄原酸钠，DTC-CTS）进行了表征和测试。
比较了DTC-CTS与未改性的壳聚糖（CTS）对水溶液中cu2+吸附性能的差别，考察了溶液的pH值温度、时间及取代度对其吸附性能的影响。
结果表明，DTC-CTS的取代度越高，吸附性能越好，对cu2+吸附的最佳PH值范围为60～70，最佳温度为40H的cu2+定量的洗脱，脱附率为96%，DTC-CTS能重复使用3次。
关键词：壳聚糖壳聚糖黄原酸盐铜离子吸附壳聚糖（chitosan，CTS）分子链上存在着伯氨基以及羟基，是过渡金属离子有效的螯合剂，但不螯合碱金属和碱土金属离子，通过壳聚糖分子链上氨基的烷基化反应对壳聚糖进行改性，可以提高其对过渡金属离子的吸附能力黄原酸盐是重要的巯基（SH）捕收剂，对重金属硫化矿、贵金属氯化矿均具有选择性捕收作用，二硫代氨基甲酸钠盐是许多过渡金属的有效萃取剂及贵金属矿和铜矿的良好浮选剂。
一、实验部分1.试剂和仪器.壳聚糖（美国Sanland公司），粘均分子量20000脱乙酰度>92%；CS2、NaOH 及其它试剂均为分析纯。
TU-1901型双光束紫外可见分光光度计（H2O为溶剂）；ElementVarioEL型元素分析仪（德国Elementar司）；A V ATAR370型FT-I仪（美国TheroNicolet公司），KBr压片；DiaondTG/DTA型综公Rmm合热分析仪（美国PerkinEler公司）；DELTA320型p计；HZS型水浴振荡器。
2.铜离子含量的测定二、结果与讨论1.实验现象DTC-CTS为黄色粉末状固体，不稳定，在空气中缓慢分解而释放出H2S，不溶于丙酮、乙醇、氯仿和四氢呋喃等有机溶剂，溶于水得淡黄色溶液。
2.实验过程DTC-CTS的表征.DTC-CTS的元素分析结果实测值（计算值）/%：S1420（2471），C2596（3243），N424（541），H466（386），据此计算取代度DS=073比壳聚糖黄原酸铵的含硫量（78）高很多，这是%S基团的由于所用原料CTS的粘均分子量为20000黄化反应比较彻底。
多孔壳聚糖球材的制备及吸附性能的研究的开题报告一、题目：多孔壳聚糖球材的制备及吸附性能的研究二、研究背景和意义：壳聚糖是一种天然生物高分子，广泛应用于食品、医药、环境保护等领域。
在工业生产过程中，产生大量的废水和废气，其中含有有害物质，如重金属离子、染料、有机物等。
传统的污染治理方法存在着处理成本高、设备复杂等问题。
使用多孔壳聚糖球材作为吸附材料来处理废水、废气是一个非常有前途的技术。
多孔壳聚糖球材具有比大、比表面积大、孔径分布均匀的优点，可以提高吸附效率和吸附速率，适用于各种废水和废气的处理。
同时，多孔壳聚糖球材本身也是一种生物可降解的材料，对环境没有污染。
本研究旨在制备多孔壳聚糖球材，并探究其吸附性能，为其在环境治理领域的应用提供理论依据和实验基础。
三、研究内容和方法：1. 制备多孔壳聚糖球材：将壳聚糖溶解于醋酸溶液中制备成壳聚糖胶体，加入交联剂制备成壳聚糖凝胶。
利用超声技术和真空冷冻干燥 technology 技术制备出多孔壳聚糖球材。
2. 分析多孔壳聚糖球材的吸附性能：使用标准废水和废气样品，对多孔壳聚糖球材的吸附性能进行测试，包括吸附容量、吸附速率、重复使用次数等指标。
探究吸附材料对不同类型污染物的吸附效果。
3. 分析多孔壳聚糖球材的结构特征：使用扫描电子显微镜 (SEM) 和比表面积分析仪等仪器，分析多孔壳聚糖球材的结构特征和孔径大小。
探究多孔结构对吸附性能的影响。
四、预期成果：1. 成功制备多孔壳聚糖球材。
2. 研究多孔壳聚糖球材的吸附性能，包括吸附容量、吸附速率、重复使用次数等指标。
3. 分析多孔壳聚糖球材的结构特征和孔径大小，探究多孔结构对吸附性能的影响。
4. 为多孔壳聚糖球材在废水和废气处理领域的应用提供理论依据和实验基础。
四川理工学院毕业设计（论文）开题报告设计（论文）名称壳聚糖的改性制备及其金属吸附性的研究设计（论文）类型 B 指导教师学生姓名学号系、专业、班级材料与化学工程学院精细化工一、选题依据：（简述研究现状或生产需求情况，说明该设计（论文）目的意义。
）壳聚糖的生物相容性好（包括血溶性），且能被微生物降解，降解产物害，对坏境无影响。
壳聚糖的改性制备一般是指以壳聚糖为母体，对其中的原子或原子团用其他原子或原子团取代，其目的一般是增加其水溶性以对金属离子的吸附性能的研究。
改性后的壳聚糖具有许多特性，如抗菌性、抗微生物性、对重金属离子的吸附性、抗病毒性、抗癌性、促进伤口的愈合等。
它们在药物释放体系、伤口愈合材料、污水处理、重金属回收、膜分离、化妆品、抗凝血药物、日用化工等方面获得应用。
二、设计（论文研究）思路及工作方法试验方法：将壳聚糖溶于有机酸后加入乙醛酸反应生成希夫碱，之后用强还原剂硼氢化钠还原，用乙醇沉淀出产物。
定性方法：利用其最终产品的红外光谱图以及对金属离子的吸附性能来进行分析。
工艺流程:壳聚糖→加入乙酸溶解（搅拌30min）→加入乙醛酸溶液（搅拌反应5h）→用氢氧化钠溶液调节PH →加入硼氢化钠固体还原希夫碱（搅拌反应2好）→加入无水乙醇沉淀→抽滤（丙酮洗涤）→定量和定性分析三、设计（论文研究）任务完成的阶段内容及时间安排。
1.查资料，拟方案，完成开题报告 2012.03.05～2012.03.202.按化学方法对壳聚糖继续改性制备，并进行吸附性能的测定。
利用红外光谱对制备的衍生物进行测定和分析；2012.03.21～2012.05.203.处理数据，整理资料，撰写论文 2012.05.26～2012.06.084.提交论文、答辩 2012.06.09～2012.06.14.指导教师意见指导教师签字：年月日教研室毕业设计（论文）工作组审核意见难度分量综合训练程度教研室主任：年月日设计（论文）类型：A—理论研究；B—应用研究；C—软件设计；D-其它等。
毕业论文开题报告
高分子材料与工程
壳聚糖纳米粒子吸附铜离子的性能研究
一、选题的背景和意义
壳聚糖分子中含有羟基，乙酰基和氨基，这决定了壳聚糖可进行多功能基团的化学反应。
作为自然界唯一带有阳离子的天然多糖，具有独特的生物性能，故在纳米载药、载基因体系中倍受青睐[7-8]。
壳聚糖如此多的生物活性使它在医药和生物材料领域备受关注，正在作为一种新型的天然高分子材料应用于实践中。
甲壳素和壳聚糖都可以形成分子内和分子间氢键。
甲壳素分子内有-OH-和-CO-基团，分子链之间存在强烈的氢键，所以几乎不溶于水及一般的有机溶剂、稀酸、稀碱或浓碱。
而壳聚糖分子内有-OH，-NH
2
，-O基团，也可以形成多种分子内氢键，但是与甲壳素不同的是其分子链的刚性和堆积密
度均小于甲壳素，所以其溶解性较甲壳素好。
在稀酸中，壳聚糖的-NH
2被质子化为-NH
3
+，
破坏了原有的氢键和晶格结构，此时-OH与水分子结合，从而使壳聚糖溶解。
壳聚糖为亲水性阳离子聚合物，在乙酸溶液中能产生聚电解质效应。
在极稀的壳聚糖溶液中，壳聚糖的分子链充分伸直，类似刚性结构。
甲壳素和壳聚糖是少数带正电荷的天然产物之一，具有许多独特的物理、化学性质和生物功能，又具有许多独特的生理活性，是一种非常有价值的新材料。
因CS本身所具有的特性，引起了人们的极大兴趣，在过去的30年中，其在农业、工业和医药领域中的应用发展迅速。
在农业中，CS曾被用作一种抗病毒液添加到肥料中，帮助植物抵抗病毒侵害，以及作为重金属修复剂应用于农业和工业中。
CS还曾作为一种化妆品添加剂和纺织品助染剂而广泛应用。
在造纸的过程中也常加入CS作为加固剂。
CS同时具有的生物活性、抗血凝成分和杀菌效果使其在外科手术中也有应用。
纳米粒子由于具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应而显示出独特的物理化学特性，近年来, 以CS 为原料制备的纳米粒子由于其在药物运输、基因治疗、污水处理等方面具有广泛的用途而备受关注, 成为当前的研究热点。
在水处理方面，壳聚糖可用作吸附剂、絮凝剂、重金属离子螯合剂等。
其最大优点是不会产生二次污染，目前最大用量是作为无毒的阳离子絮凝剂处理有机废水和螯合废水中的有毒金属离子。
相信结合两者的特性制备壳聚糖纳米粒子来处理有机废水和螯合废水中的有毒金属离子也是一种新的探索。
二、研究目标与主要内容（含论文提纲）
采用离子交联法制备壳聚糖纳米粒子, 即利用壳聚糖与三聚磷酸钠(TPP)分子之间的阴、阳离子的静电作用而生成纳米粒子.
聚乙二醇(PEG)是一种被广泛应用的生物材料, 具有亲水性、柔韧性、电中性及可生物降解等特性.
配制壳聚糖醋酸溶液,再滴加多聚磷酸钠（TPP），TPP上的磷酸盐负离子和壳聚糖上的氨基正离子发生分子间或分子内交联而形成纳米离子。
改变TPP的浓度来改变纳米粒子的尺寸。
通过滴加不同量的TPP来改变纳米粒子的尺寸大小，以此来研究不同尺寸的纳米粒子对金属离子的吸附能力，再用DSC检测来分析吸附和未吸附纳米粒子表征。
论文提纲：
1.概述
2.壳聚糖的性质
3.壳聚糖的应用
4.生化方面
5.医疗保健
6.纤维领域
7.化妆品行业
8.纳米粒子
9.实验部分
10实验药品与仪器设备
11.制备壳聚糖的醋酸溶液的配置
12.壳聚糖纳米粒子的制备
13.纳米粒子和金属溶液混合液的制备
14.硫酸铜溶液吸光度的测定
15.混合液离心
16.红外光谱分析
17.热分析
18.结果与讨论
19.铜离子的吸附率
20.样品的红外光谱分析
21.样品的DSC热分析
22.结论
三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等
采用离子交联法制备壳聚糖纳米粒子, 即利用壳聚糖与三聚磷酸钠(TPP)分子之间的阴、阳离子的静电作用而生成纳米粒子.
聚乙二醇(PEG)是一种被广泛应用的生物材料, 具有亲水性、柔韧性、电中性及可生物降解等特性.
配制壳聚糖醋酸溶液,再滴加多聚磷酸钠（TPP），TPP上的磷酸盐负离子和壳聚糖上的氨基正离子发生分子间或分子内交联而形成纳米离子。
改变TPP的浓度来改变纳米粒子的尺寸。
通过滴加不同量的TPP来改变纳米粒子的尺寸大小，以此来研究不同尺寸的纳米粒子对金属离子的吸附能力，再用DSC检测来分析吸附和未吸附纳米粒子表征。
壳聚糖醋酸溶液的配制
由于壳聚糖不容于水，所以用冰醋酸加以溶解。
配制不同浓度的壳聚糖醋酸溶液，温度室温，搅拌4小时。
反应液在室温下继续搅拌反应24h，反应结束后用1N NaOH溶液调制pH=9，反应液在透析袋中用乙醇透析5天，最后分别得产物LAC。
纳米粒子的制备
在壳聚糖醋酸溶液中，将0.8mL三聚磷酸钠（TPP）溶液（浓度分别是1.0，2.0，3.0，4.0，6.0 mg/mL）加入到上述10mL的壳聚糖，按照TPP用量的多少不同，可以依次出现三种不同的溶液，分别是澄清溶液、带蓝色荧光的乳浊液和沉淀。
其中带蓝色荧光的乳浊液就是形成的纳米溶液。
壳聚糖纳米粒子和金属溶液的混合液的制备
在不同尺寸大小的纳米粒子溶液中，加入相同量的金属溶液，磁力搅拌3小时。
混合液离心
将不同的混合液装样，进行离心
DSC分析
差示扫描量热分析（DSC）采用的是Perkin-Elmer PYRIS I型差示扫描量热仪。
精确称取2-7mg的样品，放入特制的铝锅中，封好口，N2保护下，升温速率为20℃/min，
N2不断的更换（20ml/min）。
对吸附金属离子的纳米粒子做一次表征。
四、参考文献
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[10] 何强芳 ,李国明 ,巫海珍.应用化学 [ J ] ,2004, 21 (2) : 192
五、研究的整体方案与工作进度安排
第一阶段：2010.11.25~2010.12.5实验的准备。
第二阶段：2010.12.6~2011.1.10实验逐步展开。
第三阶段：2011.1.11~2011.1.28实验进入中后期,主要是样品的表征。
第四阶段：2011.1.21~2011.2.27实验进入完成阶段,主要是分析处理数据。
第五阶段：2011.2.28~2011.4.23论文修改和定稿。
六、研究的主要特点及创新点
探索壳聚糖纳米粒子吸附铜离子的吸附性能。
