二氧化鈦-殼聚糖對酸性品紅染料廢水脫色的研究.doc

德州學(xué)院 化學(xué)系 2014屆 環(huán)境工程專業(yè) 畢業(yè)論文二氧化鈦殼聚糖對酸性品紅染料廢水脫色的研究摘 要：本文對比了二氧化鈦殼聚糖及殼聚糖對酸性品紅的脫色性能，研究了酸性品紅初始濃度、溫度以及二氧化鈦和殼聚糖比例、投加量等因素對于品紅脫色性能的影響。實驗結(jié)果表明：在常溫下，殼聚糖投加量為1.0g 時對酸性品紅溶液的脫色效果最佳，最佳脫色率為91.30%；二氧化鈦和殼聚糖的配比為5:3，投加量為0.1g時酸性品紅溶液的脫色效果最佳，最佳脫色率為84.66%。關(guān)鍵詞：殼聚糖；二氧化鈦；活性紅；脫色1引言1.1選題背景 現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的速度飛快，產(chǎn)生的大量的有機(jī)廢水不但對對人類的生活有著重大的威脅，同時也對環(huán)境有著極大的影響。我國目前已經(jīng)成為世界上的染料生產(chǎn)大國，目前我國的各種染料產(chǎn)量占世界的60%左右1。有色染料在給人們生活帶來美感的生活和經(jīng)濟(jì)效益的同時也產(chǎn)生了大量的“三廢”，尤其是產(chǎn)生大量的廢水，據(jù)有關(guān)資料數(shù)據(jù)表明，我國印染業(yè)年排放廢水量約6.5108t，占整個紡織工業(yè)廢水排放量的80%，與其他行業(yè)相比，這類染料廢水具有堿度高、色澤深、臭味大的特點(diǎn)，其中還含有苯環(huán)、氨基、偶氮基團(tuán)等致癌物質(zhì)。因此染料廢水還具有毒性大，成分復(fù)雜，污染物種類多等特點(diǎn)，使其處理起來難度較大2，然而很多企業(yè)為了節(jié)約投資成本，提高自己工廠的經(jīng)濟(jì)效益，使此類廢水沒有經(jīng)過處理偷偷直接排放到周圍的環(huán)境當(dāng)中，給我們的環(huán)境造成重大的危害。因此為了解決這一問題，我們正積極地探究一種高分子脫色劑，即用殼聚糖來進(jìn)行脫色實驗，并對殼聚糖進(jìn)行了改性，摻入二氧化鈦，使脫色效果達(dá)到最優(yōu)。1.2我國目前廢水處理中脫色的技術(shù)1.2.1活性炭吸附法活性炭對染料具有選擇性的特點(diǎn)，微孔多、大中孔不足、親水性強(qiáng)也是它的特點(diǎn)，因此它適用于分子量小于400的水溶性染料分子脫色，對大分子或疏水性染料的脫色效果較差。在一定條件下，活性炭還可直接吸附某些重金屬離子。活性炭可以有效去除廢水中的活性染料、堿性染料、偶氮染料。另外，活性炭的短板是在吸附水溶性染料時，吸附率極高，而且不能吸附懸浮固體(SS)及不溶性染料。但是活性炭再生困難，成本高，對于很多中小型的企業(yè)利用是不太現(xiàn)實的，所以這也限制了活性炭的推廣利用。1.2.2礦物吸附劑礦物吸附劑中的有機(jī)膨潤土水處理劑在水處理應(yīng)用中具有一定的應(yīng)用，這種吸附劑可以由多種材料制成，取材方便，價格低廉，制作工藝比較簡單，吸附效果好，而且可以利用生活中的廢料制作。目前，新型膨潤土吸附劑在廢水處理中已經(jīng)可以達(dá)到去除重金屬離子、去除有機(jī)污染物、脫色、脫磷、除臭的良好效果，而且在實驗室已制得效果良好的產(chǎn)品。膨潤土就是其中的代表，它是以蒙脫石為主要成份的粘土，蒙脫石是2:1型層狀硅鋁酸鹽，在層間具有可交換的鈣、鎂、鈉等離子，負(fù)電荷和正電荷在膨潤土顆粒表面上大量存在，其中的負(fù)電荷又分為恒定負(fù)電荷和pH控制負(fù)電荷，正是因為大量電荷的存在，使得膨潤土具有良好的吸附、離子交換，脫色等性能，所以它在印染廢水處理中也獲得了廣泛的應(yīng)用。1.2.3氧化還原脫色法印染脫色處理的過程中借助氧化還原作用破壞染料的共軛體系或發(fā)色基團(tuán)可以達(dá)到良好的脫色效果。除了平常我們所接觸的氯氧化法外，目前，國內(nèi)外研究重點(diǎn)主要集中在臭氧氧化、過氧化氫氧化、電解氧化和光氧化等方面。其中臭氧是良好的脫色氧化劑，對于含水溶性染料廢水和分散性染料有較好脫色效果；但對其他以懸浮狀態(tài)存在于廢水中的還原、硫化和涂料，脫色效果較差。而且臭氧的穩(wěn)定性也比較差，制作臭氧的條件要求比較高，臭氧氧化總體的費(fèi)用太高，這也限制了它在廢水處理中的推廣以及應(yīng)用。1.2.4混凝脫色處理技術(shù)染料的水溶性染料的混凝脫色效果與染料在水中的存在狀態(tài)有著很大的關(guān)系，而染料的分子結(jié)構(gòu)與物理化學(xué)特性也決定著染料在水中的存在狀態(tài)。染料在印染廢水中有三種存在狀態(tài)：溶解態(tài)、膠體態(tài)和懸浮態(tài)。弱酸性染料一般為單偶氮或雙偶氮類，具有結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、溶解度中等、常溫下膠體狀態(tài)的特點(diǎn)，而且其分子中含SO3H、OH等親水基團(tuán)，所以它易被混凝除去，且在pH為3-10的較寬的范圍內(nèi)均具有良好的脫色效果。還原性染料分子結(jié)構(gòu)的基本骨架是分子量較大的多環(huán)芳香族化合物，上面含C=O及NH基團(tuán)，疏水芳香環(huán)多而親水基團(tuán)少。分散染料分子中常具有偶氮、蒽醌骨架，而且分子中含O、NH等極性基團(tuán)，沒有類似于SO3H、OH等親水基團(tuán)。以上兩類都屬于非離子型的疏水性染料，穩(wěn)定性較差，在水中溶解度極小，所以加入一定量的混凝劑就可以很好地除去且所需混凝劑的量少。直接染料一般屬雙偶氮、三偶氮或二苯己烯型結(jié)構(gòu)，分子中存在SO3H、OH、COOH等親水性基團(tuán)含，所以它水溶性好，溶解度大，就不易用混凝劑來除去?；钚匀玖嫌袉闻嫉汀⑤祯?、酞菁型等，染料母體上含有較多的SO3H、OH、COOH等親水性基團(tuán)，在水中溶解性較好，也不易出去，因為親水基團(tuán)的存在使它們在水中的溶解效果好，不易通過投加混凝劑的方法達(dá)到良好的脫色效果。3。1.3殼聚糖的性質(zhì)及應(yīng)用1.3.1殼聚糖的性質(zhì)：天然高分子絮凝劑由于其原料價格低廉、來源豐富、選擇性好、安全無毒、可以完全生物降解、用量小，所以天然高分子絮凝劑在眾多絮凝劑中備受關(guān)注。經(jīng)過近幾年的發(fā)展研究，出現(xiàn)了大量性能、用途不同的天然高分子絮凝劑，淀粉類、木質(zhì)素類、殼聚糖類和植物膠類是其中典型的代表。殼聚糖是甲殼素脫乙?；苌铮且环N白色無定型、半透明的片狀固體，難溶于水但溶于酸，自然界儲量最豐富的唯一堿性生物多糖。因為殼聚糖本身具有無毒、可生物降解、良好的生物相容性和成膜性等優(yōu)良特性，目前已經(jīng)應(yīng)用在許多領(lǐng)域4。殼聚糖作為絮凝劑，具有天然、無毒、可降解的性質(zhì)。殼聚糖的大分子鏈上分布著許多氨基及一些N乙酰氨基、羥基，正因為這些集團(tuán)的存在，殼聚糖可在酸性溶液中形成高電荷密度的陽離子聚電解質(zhì)，也可借助溶液中的氫鍵或離子鍵來形成類似網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的籠形分子，從而通過絡(luò)合去除許多有毒有害的重金屬離子5。殼聚糖及其衍生物也具有著廣泛的用途，不僅在紡織、印染、造紙、醫(yī)藥、食品、化工、生物和農(nóng)業(yè)等眾多領(lǐng)域具有許多應(yīng)用價值，而且在水處理方面，可用作吸附劑、絮凝劑、殺菌劑、離子交換劑、膜制劑等。由于其在給水應(yīng)用和水處理中顯示了獨(dú)特的優(yōu)越性和價值，前幾年美國環(huán)保局已批準(zhǔn)殼聚糖可以作為飲用水的凈化劑。1.3.2殼聚糖在廢水處理中的應(yīng)用 首先，殼聚糖及其衍生物的分子鏈上含有大量的氨基、羥基，因此對許多金屬離子具有鰲合作用，能高效地捕集和吸附溶液中的重金屬離子；其次，殼聚糖分子中含有的酰胺基及氨基、羥基，不僅對重金屬有鰲合作用，而且對水中帶負(fù)電荷的微細(xì)顆粒有很好的絮凝效果。殼聚糖還可以與蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪酸等以氫鍵結(jié)合而形成復(fù)合物。從而除去水中的蛋白質(zhì)等物質(zhì)，達(dá)到回收蛋白質(zhì)的目的，回收的復(fù)合物質(zhì)可以做成飼料，達(dá)到再次利用的目的；殼聚糖中含有大量的氨基和羥基，這也決定了它對染料有極強(qiáng)的吸附作用，因此可以用其來對污水進(jìn)行脫色，本次實驗主要就是利用殼聚糖來對活性紅進(jìn)行脫色實驗6。1.3.3殼聚糖的制備傳統(tǒng)制備殼聚糖的一般方法是:蝦、蟹殼漂洗脫鈣及無機(jī)鹽脫蛋白質(zhì)及脂脫堿、漂洗水洗、烘干甲殼素產(chǎn)品濃堿處理水洗、烘干殼聚糖粗產(chǎn)品提純殼聚糖產(chǎn)品7。此法較為繁瑣，生產(chǎn)出的殼聚糖產(chǎn)品灰分含量和氨基含量比較高。目前市場上售賣的殼聚糖大部分是來自蝦、蟹的外殼制得的甲殼素脫N乙?；漠a(chǎn)物，但其原料大部分是產(chǎn)于沿海地區(qū)，地域限制比較大，而且原料供應(yīng)的季節(jié)性波動大，并且不易收集、保鮮和運(yùn)輸，蝦、蟹甲殼中含有大量的CaCO3，給甲殼素的制作和提取增加了成本，并產(chǎn)生大量的廢水；在采用濃堿脫去甲殼素中的乙?；苽錃ぞ厶菚r，堿耗量大，產(chǎn)生的廢物比較多而且對環(huán)境造成的污染比較嚴(yán)重8。此外，甲殼素脫乙酰酶(簡稱CDA)廣泛存在于自然界，在一些真菌和昆蟲中含量比較多。CDA可以水解脫掉甲殼素上的乙?；虼?，一般利用它代替現(xiàn)有的濃堿熱解法生產(chǎn)高質(zhì)量的殼聚糖，不僅效果好，而且不會把甲殼素的長鏈降解為小分子，同時也杜絕了因為排放廢堿液而對環(huán)境造成嚴(yán)重污染的問題，還可以生產(chǎn)出某些用化學(xué)法不能生產(chǎn)的殼聚糖產(chǎn)品，如高脫乙酰度且性能獨(dú)特的殼聚糖、乙?；潭染鶆蚯曳肿恿糠植挤秶臍ぞ厶恰⒕哂刑囟ㄒ阴；恢玫臍ぞ厶堑取Ｓ捎诿妇哂袑Ｒ恍缘奶攸c(diǎn)，所以用甲殼素脫乙酰酶法制備的殼聚糖純度高；但CDA對不溶于水的甲殼素，效果不理想，只能催化特定的甲殼素脫去乙?；?。1.4納米二氧化鈦簡介及應(yīng)用1.4.1納米二氧化鈦的簡介納米級二氧化鈦，亦稱鈦白粉。是金屬鈦的一種氧化物，物理性質(zhì)為細(xì)小微粒，直徑在100納米以下，產(chǎn)品外觀為白色疏松粉末9。具有抗線、抗菌、自潔凈、抗老化性能，在化妝品、功能纖維、塑料、油墨、涂料、油漆、精細(xì)陶瓷等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。1.4.2納米二氧化鈦的應(yīng)用（1）光化學(xué)作用當(dāng)二氧化鈦受到波長小于387.5nm的紫外光的照射時，價帶上的電子躍遷到導(dǎo)帶，激發(fā)電離出電子的同時產(chǎn)生正電性的空穴，形成電子空穴對，與吸附溶解在其表面的氧氣和水反應(yīng)。分布在表面的空穴將OH和H2O氧化成HO自由基。而HO自由基的氧化能力是在水體中存住的氧化劑中最強(qiáng)的，可以對大部分的有機(jī)污染物和無機(jī)污染物具有很好的氧化效果而且沒有選擇性，并且在光催化氧化中起著決定性的作用。二氧化鈦還具有高的還原性，對水體中的金屬離子具有很好的還原效果10。在它還原作用下生成的原子氧和氫氧自由基使有機(jī)物被氧化、分解，最終分解為CO2、H2O和無機(jī)物，可以達(dá)到無污染的處理效果。（2）污水處理在目前研究當(dāng)中利用納米TiO2的光催化性質(zhì)來處理廢水和改善環(huán)境是一種新興的研究方向和處理技術(shù)。Matthews等人曾對水中34種有機(jī)污染物光催化分解進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，結(jié)果表明光催化氧化法可將水中的烴類、鹵代物、羧酸、表面活性劑、染料、含氮有機(jī)物、有機(jī)磷殺蟲劑等較快地完全氧化為CO2和H2O等無害物質(zhì)11。光催化降解技術(shù)具有常溫常壓下就可進(jìn)行，可以徹底破壞有機(jī)物結(jié)構(gòu)，沒有二次污染且費(fèi)用不太高的優(yōu)點(diǎn)。（3）氣體凈化隨著工業(yè)的發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，環(huán)境污染問題已日趨嚴(yán)重，有害氣體凈化同樣受到人們的重視。納米TiO2的研究也在進(jìn)行著，近年來逐漸發(fā)展起來的納米TiO2光催化降解技術(shù)為這一問題的解決提供了良好的研究方向和方法。環(huán)境有害氣體可分為兩個方面：室內(nèi)有害氣體和大氣污染氣體。室內(nèi)有害氣體主要有裝修材料放出的甲醛及生活中產(chǎn)生的甲硫酵氣、硫化氫、氨氣等，這些氣體在含量很低時就能使人產(chǎn)生嘔吐、體力不支、免疫力降低的身體不適感。納米TiO2通過光催化作用可吸附這些有害氣體，使有害氣體在其表面就可以被分解氧化，從而使空氣中這些物質(zhì)的濃度降低,減輕或消除環(huán)境不適感。大氣污染氣體主要指由汽車尾氣和工業(yè)廢氣帶來的氮氧化物和硫氧化物，利用納米TiO2的光催化作用可將這些氣體氧化12，在低氣壓的條件下可以形成硝酸或硫酸。產(chǎn)生的這些硝酸或硫酸可在降雨過程中除去，從而達(dá)到降低大氣污染的目的。1.5二氧化鈦對殼聚糖的改性殼聚糖分子中含有大量的羥基和氨基，活性紅分子中的磺酸基在水溶液中通過離子交換作用被殼聚糖吸附，其吸附能力與活性紅的濃度大小、殼聚糖與活性紅分子之間的氫鍵作用有關(guān)。當(dāng)殼聚糖中摻入二氧化鈦后，二氧化鈦通過氫鍵與殼聚糖結(jié)合，不僅干擾了殼聚糖結(jié)晶形式，加強(qiáng)了殼聚糖與活性紅分子之間的氫鍵作用1315，而且二氧化鈦具有光催化作用，有利于氨基質(zhì)子化帶上正電荷，從而具有更好的絮凝、脫色作用。2研究方法2.1實驗儀器及藥品材料2.1.1實驗儀器752型紫外可見分光光度計 上海菁華科技儀器有限公司Al204型電子分析天平 梅特勒托利多儀器有限公司SHZ-D循環(huán)式真空泵 鞏義市子華儀器有限公司78-I型磁力加熱攪拌器 江蘇省金壇榮華儀器有限公司粉碎機(jī) 武義縣屹立工具有限公司電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海樹立一起有限公司精密恒溫水浴鍋 江蘇金壇市醫(yī)療儀器廠超聲波清洗機(jī) 江蘇無錫美極超聲波清洗機(jī)2.1.2實驗藥品及材料酸性品紅 天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司氫氧化鈉(分析純) 天津市大茂化學(xué)試劑廠冰醋酸(分析純) 北京金星化工廠納米級二氧化鈦 河北大城化工有限公司 殼聚糖 廈門藍(lán)灣科技有限公司2.2實驗試劑及藥品的準(zhǔn)備2.2.1酸性品紅溶液的配置本次試驗用酸性品紅來進(jìn)行，酸性品紅是綠色金屬光澤的深紅色粉末；為玫苯胺(RosAnilinE)二磺酸鈉鹽和三磺酸鈉鹽、銨鹽的混合物；1g溶于7ml水，微溶于乙醇；稀水溶液呈紫紅色，極稀的水溶液(1:10000)滴入濃氫氧化鈉溶液而褪色，但對濃鹽酸不褪色；紅色到無色的pH為1214；因此此次實驗是在中性條件下進(jìn)行的，其最大吸收波長 540545nm(10mg/L，0.01%鹽酸)。在配置溶液時，將酸性品紅研磨成粉末，然后根據(jù)不同濃度的要求，將稱取的酸性品紅粉末溶解在去離子水中。2.2.2二氧化鈦殼聚糖的制備取不同質(zhì)量0.1g、0.3g、0.5g、0.7g、0.9g的二氧化鈦粉末，分別與300mL的1%的殼聚糖乙酸溶液混合、攪拌。每攪拌10分鐘，用超聲波超生10分鐘，直至二氧化鈦在殼聚糖溶液中均勻分散。然后水浴加熱攪拌3小時，然后將熱堿液加入到混合液中，待其冷卻靜置后；用循環(huán)式真空泵抽濾，并用去離子水洗滌，直至濾液呈中性為止。然后將所得的固體放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中，在80攝氏度下烘5個小時，將所得到的摻二氧化鈦殼聚糖固體用粉碎機(jī)粉碎半小時即可得二氧化鈦與殼聚糖配比為1:3、3:3、5:3、7:3、9:3的不同配比的二氧化鈦殼聚糖1617。2.3未摻二氧化鈦殼聚糖對酸性品紅溶液的脫色實驗2.3.1殼聚糖的投藥量對脫色性能的影響分別稱取0.1g、0.3g、0.5g、0.7g、1.0g、1.2g殼聚糖，量取100mL濃度為20mg/L的酸性品紅溶液置于100mL燒杯中。在室溫（記錄室溫）下進(jìn)行脫色試驗，反應(yīng)前期用磁力攪拌器攪拌5分鐘，然后靜置，每隔10min時間取上層清液，測其吸光度值。2.3.2酸性品紅溶液初始濃度對殼聚糖脫色性能的影響使用在上述實驗過程中確定最佳的殼聚糖用量，分別配置不同濃度的酸性品紅溶液，分別取酸性品紅5mg、10mg、15mg、20mg 溶解于1000mL燒杯中，在室溫下進(jìn)行脫色實驗，每隔10min分鐘時間取上層清液，測其吸光度值。2.3.3溫度對殼聚糖脫色性能的影響取上述最佳的殼聚糖投藥量，量取10mg/L的品紅溶液分別置于100mL燒杯中，利用恒溫水浴鍋，將其溫度分別控制在15、25、35、45，在此條件下進(jìn)行脫色試驗，每隔5分鐘取上層清夜并進(jìn)行吸光度測量。2.4二氧化鈦殼聚糖對酸性品紅溶液的脫色實驗2.4.1二氧化鈦殼聚糖最佳配比的確定分別稱取0.1g不同的比例制得的二氧化鈦殼聚糖，量取5mg/L的品紅溶液100ml置于250ml燒杯中進(jìn)行脫色實驗，每隔10min取上層清液，并測量其吸光度值。2.4.2二氧化鈦殼聚糖投藥量對脫色性能的影響分別稱取0.01g、0.05g、0.1g、0.4g、0.2g二氧化鈦殼聚糖，量取100ml濃度為20mg/L的酸性品紅溶液置于100ml傻杯中。在室溫下進(jìn)行脫色實驗，反應(yīng)前期用磁力攪拌器攪拌5分鐘，然后靜置，每隔10min時間取上層清液，測其吸光度值。2.4.3酸性品紅溶液初始濃度對二氧化鈦殼聚糖脫色性能的影響使用在上述實驗過程中確定最佳的二氧化鈦殼聚糖用量，分別配置不同濃度的酸性品紅溶液，分別取酸性品紅5mg、10mg、15mg、20mg 溶解于1000mL燒杯中，在室溫下進(jìn)行脫色實驗，每隔10min分鐘時間取上層清液，測其吸光度值。2.4.4溫度對二氧化鈦殼聚糖脫色性能的影響取上述最佳的二氧化鈦殼聚糖投藥量，量取10mg/L的品紅溶液分別置于100mL燒杯中，利用恒溫水浴鍋，將其溫度分別控制在15、25、35、45，在此條件下進(jìn)行脫色試驗，每隔5分鐘取上層清夜并進(jìn)行吸光度測量。3實驗結(jié)果及討論3.1未摻二氧化鈦殼聚糖對酸性品紅溶液脫色的實驗3.1.1未摻二氧化鈦殼聚糖用量對酸性品紅脫色性能的影響用不同質(zhì)量的殼聚糖分別對100mL濃度為20mg/L的酸性品紅溶液進(jìn)行脫色實驗，實驗結(jié)果如表3-1，由實驗數(shù)據(jù)得到的脫色率隨時間變化的曲線如圖3-1所示，由表3-1和圖3-1得出結(jié)論表3-1殼聚糖投藥量對脫色性能影響的實驗10min20min30min40min50min60min0.1g55.44%63.68%65.29%67.09%67.95%69.56%0.3g70.29%75.74%77.94%80.29%81.47%82.35%0.5g70.39%78.53%82.21%84.56%86.03%87.06%0.7g72.39%80.29%84.12%86.03%87.06%88.09%1.0g72.50%80.89%84.12%86.76%88.68%89.71%1.2g72.49%80.01%83.70%88.60%89.00%89.70%續(xù)表3-1殼聚糖投藥量對脫色性能影響的實驗70min80min90min100min110min120min69.56%70.59%72.79%75.00%75.00%75.00%82.35%82.95%83.82%84.41%84.41%84.41%87.79%88.09%88.20%88.20%88.20%88.20%88.38%88.38%88.38%88.38%88.38%88.38%90.44%91.00%91.30%91.30%91.30%91.30%89.99%90.55%91.29%91.29%91.30%91.30%圖3-1殼聚糖最佳投藥量確定的曲線從以上兩個表格和圖像中可以看出，隨著時間的增加，殼聚糖對品紅的脫色率逐漸上升，最后趨于一個穩(wěn)定平衡的狀態(tài)。結(jié)合表格和圖像可以得出結(jié)論：當(dāng)投加0.1g殼聚糖的時候脫色率最低，當(dāng)投加的殼聚糖超過1.0g時，最終的脫色率不再上升，趨于穩(wěn)定，此濃度下殼聚糖的最佳投藥量是1.0g。3.1.2酸性品紅溶液初始濃度對殼聚糖脫色性能的影響在3.1.1確定的最佳投藥量的基礎(chǔ)上，改變初始品紅溶液的濃度，用1.0g殼聚糖分別對濃度為5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L的品紅溶液進(jìn)行脫色實驗，由實驗可以得到表3-2的實驗數(shù)據(jù)，以及圖3-2脫色率隨時間的變化曲線。表3-2品紅初始濃度對殼聚糖脫色性能的影響10min20min30min40min50min60min25mg/L23.23%28.07%32.26%38.71%48.53%54.84%20mg/L52.25%62.99%68.54%72.47%79.21%81.46%15mg/L57.60%68.90%73.50%76.33%80.21%83.39%10mg/L73.71%79.86%84.48%86.71%89.65%90.63%5mg/L80.01%81.66%85.56%87.66%90.11%91.78%續(xù)表3-2品紅初始濃度對殼聚糖脫色性能的影響70min80min90min100min110min120min54.84%56.64%61.29%67.65%66.13%66.13%83.15%83.15%84.83%85.39%86.52%86.52%84.10%86.22%87.99%88.34%89.05%89.05%91.33%92.31%92.59%93.01%93.71%93.71%92.11%93.04%93.00%93.02%93.80%93.80%圖3-2不同濃度的品紅溶液在殼聚糖作用下脫色率隨時間變化的曲線從圖3-2圖像的變化趨勢可以看出，當(dāng)品紅的初始濃度為5mg/L時，殼聚糖的脫色性能最好，隨著品紅溶液濃度的逐漸增加，殼聚糖的脫色性能逐漸降低，當(dāng)品紅的濃度為25ml/L時其脫色性能最低。因此可以得出結(jié)論：殼聚糖的用量一定時，品紅在一定的濃度范圍內(nèi)，隨著品紅溶液濃度的增加，殼聚糖的脫色性能逐漸減小。3.1.3溫度對殼聚糖脫色性能的影響在不同的溫度下，分別用1.0g殼聚糖對濃度為10mg/L的品紅溶液進(jìn)行脫色實驗，由實驗得到如下3-3表以及3-3不同溫度下殼聚糖的脫色率隨時間的變化曲線。表3-3不同溫度下殼聚糖對品紅進(jìn)行脫色實驗得到的實驗數(shù)據(jù)10min20min30min40min50min60min530.24%33.23%35.56%45.30%48.44%55.45%1552.25%62.99%68.54%72.47%79.21%81.46%2560.11%69.66%75.28%79.21%83.15%84.71%3564.61%78.65%81.46%83.15%84.27%85.27%續(xù)表3-3不同溫度下殼聚糖對品紅進(jìn)行脫色實驗得到的實驗數(shù)據(jù)70min80min90min100min110min120min66.54%70.54%80.32%83.56%84.34%84.34%83.15%83.15%84.83%85.39%86.52%86.52%83.71%84.83%87.08%88.21%88.21%88.21%86.39%87.52%89.08%90.52%92.11%92.11%圖3-3不同溫度下品紅溶液在殼聚糖作用下脫色率隨時間變化的曲線從上圖我們可以看出隨著體系溫度的增加，殼聚糖對品紅溶液的脫色率逐漸增加。主要是因為溫度越高對殼聚糖的脫色性能有增強(qiáng)作用，因此我們可以得出結(jié)論：在一定的溫度范圍內(nèi)隨著溫度的增加，殼聚糖的脫色性能逐漸增強(qiáng)。3.2二氧化鈦殼聚糖對酸性品紅溶液脫色的實驗3.2.1二氧化鈦殼聚糖最佳配比的確定用事先按照1:3、3:3、5:3、7:3、9:3制作好的不同配比的二氧化鈦殼聚糖，分別對5mg/L的品紅溶液進(jìn)行脫色實驗，編號1、2、3、4、5，由實驗可以得到如下實驗數(shù)據(jù)和脫色率隨時間的變化曲線。表3-4不同配比的二氧化鈦殼聚糖對品紅進(jìn)行脫色所得的實驗數(shù)據(jù)10min20min30min40min50min60min156.44%60.34%66.78%70.34%72.13%74.23%260.23%71.78%73.11%75.23%77.35%79.23%370.55%80.37%81.60%81.89%82.20%82.82%461.23%69.78%72.11%73.23%75.35%76.23%550.44%54.34%60.78%63.24%66.16%68.23%續(xù)表3-4不同配比的二氧化鈦殼聚糖對品紅進(jìn)行脫色所得的實驗數(shù)據(jù)70min80min90min100min110min120min76.45%77.67%77.67%77.67%77.67%77.67%80.44%80.56%80.56%80.56%80.56%80.56%83.44%84.66%84.66%84.66%84.66%84.66%79.44%80.11%80.11%80.11%80.11%80.11%70.55%73.57%74.47%74.47%74.47%74.47%圖3-4不同配比的二氧化鈦殼聚糖對品紅的脫色率隨時間的變化曲線由上圖和表格可以知道二氧化鈦殼聚糖隨著時間的增加，對品紅的脫色率逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)，在一定的范圍內(nèi)隨著配比的增加其脫色率也趨于穩(wěn)定，由上表可以得出結(jié)論當(dāng)配比為5:3時，二氧化鈦殼聚糖的脫色性能最強(qiáng)。3.2.2二氧化鈦殼聚糖投藥量對脫色性能的影響通過3.2.1實驗可以知道配比為5:3的二氧化鈦殼聚糖具有最強(qiáng)的脫色性能，因此用不同質(zhì)量的5:3配比的二氧化鈦殼聚糖殼聚糖分別對100mL濃度為5mg/L的酸性品紅溶液進(jìn)行脫色實驗，實驗結(jié)果如表3-5，由實驗數(shù)據(jù)得到的脫色率隨時間變化的曲線如圖3-5所示，由表3-5和圖3-5得出結(jié)論表3-5二氧化鈦殼聚糖投藥量對脫色性能影響的實驗10min20min30min40min50min60min0.01g58.29%71.17%74.85%77.91%79.75%79.74%0.05g65.19%76.07%79.14%79.99%80.98%82.20%0.10g70.55%80.37%81.60%81.89%82.20%82.82%0.20g68.71%73.62%74.46%74.46%74.85%76.07%0.40g68.01%69.94%71.17%71.34%71.78%73.62%續(xù)表3-5二氧化鈦殼聚糖投藥量對脫色性能影響的實驗70min80min90min100min110min120min82.21%82.28%83.44%84.05%84.05%84.05%83.44%83.44%84.05%84.05%84.05%84.05%83.44%84.66%84.66%84.66%84.66%84.66%76.80%77.30%77.91%77.91%77.91%77.91%73.62%74.85%75.46%75.46%77.30%77.30%圖3-5二氧化鈦殼聚糖最佳投藥量確定的曲線以上兩個表格和圖像中可以看出，隨著時間的增加，二氧化鈦殼聚糖對品紅的脫色率逐漸上升，最后趨于一個穩(wěn)定平衡的狀態(tài)。結(jié)合表格和圖像可以得出結(jié)論：當(dāng)投加0.40g二氧化鈦殼聚糖的時候脫色率最低，當(dāng)投加的二氧化鈦殼聚糖超過0.10g時，最終的脫色率不再上升，趨于穩(wěn)定，此濃度下二氧化鈦殼聚糖的最佳投藥量是0.10g。3.2.3酸性品紅溶液初始濃度對二氧化鈦殼聚糖脫色性能的影響在3.1.1確定的最佳投藥量的基礎(chǔ)上，改變初始品紅溶液的濃度，用0.10g殼聚糖分別對濃度為1mg/L、5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L、的品紅溶液進(jìn)行脫色實驗，由實驗可以得到表3-6的實驗數(shù)據(jù)，以及圖3-6脫色率隨時間的變化曲線。表3-6品紅初始濃度對二氧化鈦殼聚糖脫色性能的影響10min20min30min40min50min60min20mg/L40.45%45.50%50.44%60.56%70.44%78.66%15mg/L44.05%50.57%55.56%60.09%72.22%82.52%10mg/L46.02%55.34%65.45%75.46%80.56%86.76%5mg/L49.44%65.56%71.78%79.56%86.45%88.34%1mg/L52.33%66.34%78.34%80.55%86.88%89.21%續(xù)表3-6品紅初始濃度對二氧化鈦殼聚糖脫色性能的影響70min80min90min100min110min120min79.56%80.55%80.55%80.55%80.55%80.55%83.48%84.76%84.66%84.66