檸檬酸修飾油菜秸稈對(duì)染料和重金屬的吸附性能及機(jī)理研究

【摘要】：本研究以農(nóng)林廢棄物油菜秸稈為基質(zhì)，選用檸檬酸為多官能團(tuán)小分子對(duì)其進(jìn)行表面修飾，制備出一種新型生物吸附材料，并利用現(xiàn)代分析儀器對(duì)其形貌特征及表面元素特性進(jìn)行了表征。研究了該吸附劑對(duì)染污染物染料（孔雀石綠及中性紅）及重金屬離子（Pb（II）及Cd（II））的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)的吸附行為，并對(duì)其吸附機(jī)理進(jìn)行探討。同時(shí)考察了該吸附劑的再生性能。主要研究工作和結(jié)果如下： （1）檸檬酸修飾油菜秸稈新型吸附材料的合成與表征 本實(shí)驗(yàn)采用檸檬酸對(duì)油菜秸稈進(jìn)行修飾，并用SEM及XPS等現(xiàn)代儀器方法對(duì)產(chǎn)物表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。SEM表征結(jié)果表明油菜秸稈具有多纖維狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于吸附的進(jìn)行；XPS表征結(jié)果表明檸檬酸修飾油菜秸桿后，活性基團(tuán)明顯增多，說(shuō)明接枝改變了秸桿表面的元素構(gòu)成，檸檬酸成功的接枝到油菜秸稈上，接枝反應(yīng)達(dá)到了預(yù)期效果。 （2）檸檬酸修飾油菜秸稈對(duì)染料靜態(tài)吸附性能及機(jī)理研究 檸檬酸修飾油菜秸稈對(duì)中性紅和孔雀石綠靜態(tài)吸附的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在吸附劑投加量為1.2g/L，pH為兩種染料自身pH，吸附時(shí)間為180min，初始濃度為400mg/L，吸附溫度為25℃條件下，修飾油菜秸稈對(duì)中性紅和孔雀石綠有最佳的去除效果，去除率分別達(dá)到99%和95%；檸檬酸修飾油菜秸稈對(duì)這兩種染料都有較強(qiáng)的吸附能力，實(shí)驗(yàn)所得中性紅和孔雀石綠的最大吸附容量分別為387.3mg/g和390.5mg/g。Langmuir等溫吸附模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型較能好的模擬油菜秸稈對(duì)中性紅和孔雀石綠的吸附過(guò)程，說(shuō)明吸附屬于單分子層吸附，吸附過(guò)程屬于化學(xué)吸附。 （3）檸檬酸修飾油菜秸稈對(duì)染料動(dòng)態(tài)吸附性能及機(jī)理研究 檸檬酸修飾油菜秸稈對(duì)中性紅和孔雀石綠動(dòng)態(tài)吸附的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在吸附劑用量為0.2g，pH為兩種染料自身pH，流速為5mL/min，初始濃度為400mg/L條件下，修飾油菜秸稈對(duì)中性紅和孔雀石綠有較好的去除效果，對(duì)中性紅的穿透時(shí)間和吸附柱飽和時(shí)間分別為65min和90min，對(duì)孔雀石綠的穿透時(shí)間和吸附柱飽和時(shí)間分別為70min和95min。Thomas模型很好的模擬油菜秸稈對(duì)中性紅和孔雀石綠的動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程，動(dòng)態(tài)吸附染料是單分子層吸附，而且沒(méi)有軸向擴(kuò)散。 （4）檸檬酸修飾油菜秸稈對(duì)重金屬靜態(tài)吸附性能及機(jī)理研究 檸檬酸修飾油菜秸稈對(duì)Pb2+和Cd2+靜態(tài)吸附的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在吸附劑投加量分別為1.2g/L和2g/L，pH為兩種金屬離子自身pH，吸附時(shí)間為180min，，初始濃度分別為200mg/L和50mg/L，吸附溫度為25℃的條件下，修飾油菜秸稈對(duì)Pb2+和Cd2+有最佳的去除效果，去除率分別為98%和95%。檸檬酸修飾油菜秸稈對(duì)Pb2+和Cd2+有較強(qiáng)的吸附能力，實(shí)驗(yàn)所得Pb2+和Cd2+的最大吸附容量分別為164mg/g和26.6mg/g。動(dòng)Langmuir等溫吸附模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型可以很好的模擬油菜秸稈對(duì)Pb2+和Cd2+的吸附過(guò)程，吸附屬于單分子層吸附，吸附過(guò)程屬于化學(xué)吸附。 （5）檸檬酸修飾油菜秸稈對(duì)重金屬動(dòng)態(tài)吸附性能及機(jī)理研究 檸檬酸修飾油菜秸稈對(duì)Pb2+和Cd2+動(dòng)態(tài)吸附的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在吸附劑用量為0.2g，pH為兩種染料自身pH，流速為5mL/min，初始濃度分別為為200mg/L和50mg/L條件下，修飾油菜秸稈對(duì)Pb2+和Cd2+具有較好的去除效果，對(duì)Pb2+的穿透時(shí)間和吸附柱飽和時(shí)間分別為30min和55min，對(duì)Cd2+的穿透時(shí)間和吸附柱飽和時(shí)間分別為30min和65min。Thomas模型很好的模擬油菜秸稈對(duì)Pb2+和Cd2+的動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程，動(dòng)態(tài)吸附染料是單分子層吸附，而且沒(méi)有軸向擴(kuò)散。 （6）檸檬酸修飾油菜秸稈再生性能的研究 檸檬酸修飾油菜秸稈的再生實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：用HCl浸泡可以使吸附飽和的吸附劑脫附再生，再生后的吸附劑具有與新鮮吸附劑基本相同的吸附容量，說(shuō)明吸附劑具有良好的再生性能。 【關(guān)鍵詞】：檸檬酸 油菜秸稈 染料 重金屬 吸附 再生 修飾
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 目錄10-12
• 第1章 文獻(xiàn)綜述12-30
• 1.1 吸附劑的種類與特點(diǎn)12-13
• 1.2 農(nóng)林廢棄物的研究進(jìn)展13-17
• 1.2.1 農(nóng)林廢棄物的利用現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 農(nóng)林廢棄物作為吸附劑的研究進(jìn)展15-17
• 1.3 染料廢水處理的研究進(jìn)展17-22
• 1.3.1 染料廢水的特點(diǎn)17-18
• 1.3.2 染料廢水的處理方法18-22
• 1.4 重金屬?gòu)U水處理的研究進(jìn)展22-27
• 1.4.1 化學(xué)法23-24
• 1.4.2 物理法24-26
• 1.4.3 生物處理法26-27
• 1.5 課題的研究背景及意義27
• 1.5.1 選題的依據(jù)及背景27
• 1.5.2 選題的意義27
• 1.6 課題研究的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)27-30
• 1.6.1 課題研究的內(nèi)容27-28
• 1.6.2 課題研究的創(chuàng)新點(diǎn)28-30
• 第2章 吸附劑的制備及表征30-36
• 2.1 前言30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分30-32
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器30-31
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法31-32
• 2.3 結(jié)果與討論32-34
• 2.3.1 SEM 表征結(jié)果32-33
• 2.3.2 XPS 表征結(jié)果33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第3章 檸檬酸修飾油菜秸稈對(duì)染料吸附行為及機(jī)理的探討36-58
• 3.1 前言36
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分36-41
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器36-37
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法37-39
• 3.2.3 分析方法39-41
• 3.3 結(jié)果與討論41-57
• 3.3.1 染料靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析41-51
• 3.3.2 染料動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析51-57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 第4章 檸檬酸修飾油菜秸稈對(duì)重金屬吸附行為及機(jī)理的探討58-76
• 4.1 前言58
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分58-61
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器58-59
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法59-60
• 4.2.3 分析方法60-61
• 4.3 結(jié)果與討論61-73
• 4.3.1 重金屬靜態(tài)吸附試驗(yàn)結(jié)果分析61-68
• 4.3.2 金屬離子動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析68-73
• 4.6 本章小結(jié)73-76
• 第5章 吸附劑的再生76-78
• 5.1 前言76
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方法76
• 5.3 結(jié)果與討論76-77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 第6章 研究結(jié)論及展望78-80
• 6.1 前言78
• 6.2 研究結(jié)論78-79
• 6.3 展望與建議79-80
• 參考文獻(xiàn)80-88
• 攻讀碩士期間已發(fā)表的論文88-90
• 致謝90

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