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摘 要

本课题使用天然生物大分子魔芋葡甘聚糖(KGM)来吸附溶液中的重金属离子，并通过改变吸附剂浓度、反应温度、pH和搅拌时间等条件来研究其对葡甘聚糖吸附性能的影响。实验结果表明，和Ag（I）相比，KGM对Cu（II）离子有更高的吸附效率。随着溶液pH的增大，KGM对金属离子的吸附性能逐渐减弱。此外，更高的吸附剂浓度、更长的搅拌时间和相对较低的反应温度更有利于KGM吸附重金属离子。通过和其他多糖类吸附剂比较可知，KGM在pH=1时有出色的重金属吸附能力，从而可以用其作为酸性吸附剂。

关键词：魔芋葡甘聚糖 重金属离子 吸附

Adsorption Properties of Heavy Metals from Glucomannan

Abstract

In this study, natural macromolecule konjac glucomannan (KGM) was used to adsorb heavy metal ions in solution, and its adsorption properties for glucomannan were studied by changing the conditions of adsorbent concentration, reaction temperature, pH, and stirring time. influences. The experimental results show that compared with Ag(I), KGM has higher adsorption efficiency for Cu(II) ions. As the pH of the solution increases, the adsorption capacity of KGM to metal ions gradually decreases. In addition, higher sorbent concentrations, longer stirring times, and higher reaction temperatures favor KGM adsorption of heavy metal ions. By comparison with other polysaccharide adsorbents, KGM has an excellent heavy metal adsorption capacity at pH=1 and can be used as an acidic adsorbent.

Key words: Konjac Glucomannan; Heavy Metal Ion; Adsorben

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 工业废水重金属现状及危害 1

1.2.1 重金属工业废水污染现状 1

1.2.2 重金属工业废水的危害 2

1.3 吸附剂在重金属工业废水处理中的现状 3

1.3.1 重金属废水的处理技术 3

1.3.2 重金属工业废水处理中的吸附剂选择 4

1.4 本课题研究的目的及意义 5

1.5 本课题主要研究内容 5

第二章 实验 6

2.1 试剂和仪器 6

2.1.1 试剂 6

2.1.2 仪器 6

2.2 吸附实验 7

2.2.1 1000ppmKGM（（pH=1、pH=7、pH=10）的制备 7

2.2.2 铜（II）和银（I）在不同初始溶液pH下的吸附 7

2.2.3 铜（II）和银（I）在不同KGM的投加浓度下的吸附 7

2.2.4 铜（II）和银（I）在不同温度下的吸附 8

2.2.5 铜（II）和银（I）在不同搅拌时间下的吸附 8

第三章 结果与讨论 9

3.1 吸附性能 9

3.1.1 初始溶液pH值对铜（II）和银（I）吸附效率的影响 9

3.1.2 不同KGM的投加浓度对铜（II）和银（I）的吸附效率的影响 10

3.1.3 不同温度对铜（II）和银（I）的吸附效率的影响 11

3.1.4 不同搅拌时间对铜（II）和银（I）的吸附效率的影响 12

3.2 吸附机理推断 14

第四章 结论 15

参考文献 16

致谢 19

第一章 文献综述

1.1 引言

天然多糖在自然界的存在主要以纤维素及其衍生物，甲壳素类及海藻酸、淀粉等天然高分子材料的形式。纤维素及其衍生物作为血液透析膜、生体吸收性止血纱布，羟甲基纤维素粉末可作为覆盖材料^[1]，而甲壳素及其衍生物则存在于低等植物以及节肢动物外壳的主要成分中，其中的魔芋葡甘露聚糖（KGM）^[2-4]是在魔芋的块茎中发现的高分子量水溶性非离子多糖。 KGM是β-（1→4）连接的D-葡萄糖和D-甘露糖以摩尔比1:1.6与低度乙酰基团的线性无规共聚物。由于其可再生性，可生物降解性和低成本，它对工业用途更具吸引力。

目前，许多关于魔芋葡甘聚糖的研究主要集中在溶液和固体的分离和表征，主要用于生物化学^[5-9]，医学和食品领域。本研究的目的是研究魔芋葡甘聚糖在水溶液中去除铜离子和银离子的性能。此外，本课题探究了pH值，魔芋葡甘聚糖KGM的投加浓度，搅拌时间和温度等因素对吸附剂吸附效率的影响。

1.2 工业废水重金属现状及危害

1.2.1 重金属工业废水污染现状

对于地球上的生命体而言，水是宝贵并且必不可少的生态资源。在社会相对发展迅速的现在，对于人类而言，人们对水更是有了更高的需要和要求。然而，水不是取之不尽用之不竭的自然资源，而是一种有限的资源。缺水地区，水资源更有价值，防止水污染，保护水环境。在当前社会已经达成了广泛的共识。水污染^[10-12]它指的是外界某些物质介入造成的原始质量特征的变化，从而影响原有的功能和使用价值，甚至危及人体健康，破坏生态环境。

水体对人类人类而言是生存最重要的自然资源之一。由于人类活动的影响，进入水体环境中的污染物质越来越多，特别是随着采矿、冶炼、化工、电镀、电子、制革等行业^[13]的发展，以及人们对固体废弃物的安全认知有所缺乏，并且对于废弃物的处理没有了解，使得各种重金属污染物经过过重途径进入人们所必须的水体。虽然生物体都需要一些微量的重金属，但是过量的基本金属对生物体却是有害的。地表水系统特别关注的非必需重金属有镉，铬，汞，铅，砷和锑。在地壳中相对丰富并且经常用于工业生产或农业的重金属对人类是有毒的。这些可以对生物体的生物化学循环做出重大改变。大多数重金属污染物的来源是采矿，金属加工，制革厂，药品，农药，有机化学品，橡胶和塑料，木材和木制品等工业废水。重金属通过径流输送并污染工业现场下游的水源。包括微生物，植物和动物在内的所有生物都依赖于水的生命。重金属可以与微生物表面结合，甚至可以穿透细胞内部。在微生物内部，由于微生物利用化学反应消化食物，所以重金属可以发生化学变化。因此被重金属污染^[14-18]后的水体有严重的长时间危害性。随着污染物的迁移和转化，它也会聚集在食物链中，这将给人类在食物链顶端造成极大的伤害。

1.2.2 重金属工业废水的危害

微量的锌元素对人体健康至关重要。主要是对于活体组织的生理功能很重要，还能调节许多的生化过程。但是，过量的锌却能引起胃痉挛，皮肤过敏，呕吐，恶心和贫血等症状。

在动物新陈代谢中铜起着重要作用。但过量铜会引如呕吐，痉挛，惊厥甚至死亡。

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