随着现代经济的快速发展,工业废水中含有的大量重金属离子未按规定排放到水体中,致使水体中的重金属污染状况日渐严重。重金属具有毒性大、且不易被降解的特点,可通过食物链作用进入人体内。当铜元素在人体内积累过多时,便可危及到人体的各种器官,造成器官组织损伤甚至病变。因此,研究一种高效的治理重金属废水的方法已经成为水处理课题的热点。吸附法具有成本低、操作简便、吸附效果好等优点,应用在去除重金属方向具有较大优势。果胶含有大量的-OH基,对金属离子具有螯合作用,果胶结合磁性材料后具有高吸附性,制成的吸附剂能迅速从溶液中分离出来,经济、环保且可重复利用,是一种绿色的重金属吸附剂。因此,本文通过将果胶羟基改性,氯化钙、环氧氯丙烷交联等方法结合使用,制备了改性的果胶-Fe3O4磁性材料,用于去除水体中及贝类组织中的铜,提高了单纯果胶-Fe3O4磁性微球对水中铜的单位吸附量,效果良好。本文以果胶为原料,制备了两种改性果胶-Fe3O4吸附剂,先用NaOH将果胶皂化,分别用丙烯酰胺和环氧氯丙烷在果胶上进行接枝共聚反应后,将此果胶与超声波分散后的纳米Fe3O4粒子混合,以氯化钙作为交联剂,制备的吸附剂具有很强的磁性和化学稳定性,改性后用于吸附铜离子。采用多种现代仪器对两种吸附剂进行结构表征。同时研究反应时间、初始浓度、温度、吸附剂添加量、溶液pH等因素对改性吸附剂吸附重金属铜的影响,从吸附动力学、等温吸附试验及解析试验等方面研究了改性吸附剂吸附Cu2+的能力。主要实验结果如下:(1)通过傅里叶红外光谱、扫描电镜、X-射线粉末衍射对样品进行表征。结果均显示果胶被成功改性,扫描电子显微镜结果显示磁性粒子呈不规则形状分散状态存在,丙烯酰胺改性果胶-Fe3O4磁性微球平均粒径为3.2μm,环氧氯丙烷改性果胶-Fe3O4磁性微球平均粒径2.8 μm。XRD分析结果均显示改性果胶-Fe3v4磁性微球和Fe3O4二者衍射峰的峰位置相同,基本没有发生变化,说明改性果胶包覆Fe3O4的过程中并没有改变Fe3O4纳米粒子的尖晶石结构。(2)研究吸附时间、pH、温度、Cu2+初始浓度、吸附剂添加量对两种改性果胶-Fe3O4对铜离子去除率的影响。正交实验结果表明,当吸附体系溶液初始体积为10 mL时,丙烯酰胺改性吸附剂吸附温度30℃,吸附时间120 min,pH为7,Cu2+溶液初始浓度200 mg/L,吸附剂添加量20 mg,吸附效果最好,单位吸附量达到86.99 mg/g;环氧氯丙烷改性吸附剂吸附温度为60℃,吸附时间为90 min,pH为7,Cu2+溶液初始浓度160 mg/L,吸附剂添加量20 mg,单位吸附量达到74.89 mg/g。两种吸附剂去除率达到90～99%。(3)通过对丙烯酰胺改性果胶-Fe3O4磁性微球和环氧氯丙烷改性果胶-Fe3O4磁性微球吸附动力学和热力学的研究,结果表明,两种改性吸附剂在吸附200～400 min后达到了平衡。吸附等温线都适合用Langmuir等温吸附方程进行拟合,两种吸附剂的饱和吸附容量分别达到136.36 mg/g和142.85 mg/g。两种改性果胶-Fe3O4磁性微球的吸附过程符合二级动力学方程,其相关系数R2在0.99以上。说明其吸附过程主要为化学吸附,同时也存在表面吸附。推测其吸附机理主要为离子交换。(4)解吸再生试验中,采用0.1 mol/LEDTA作为脱附剂,结果表明脱附率达95.3～96.5%。用EDTA进行二次再生实验,吸附能力下降很少,说明改性果胶磁性微球具有良好的再生能力。(5)将两种吸附剂应用于海螺,香螺和黄蚬子等贝类的酶解液中Cu2+的吸附,清除率达到80～85%左右,效果良好。