秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子和染料吸附性能研究

【摘要】：隨著工業(yè)的發(fā)展，重金屬及染料廢水的排放給環(huán)境帶來(lái)了巨大的壓力。尋求一種資源豐富且環(huán)境友好型吸附劑已成為未來(lái)廢水處理的一個(gè)重要研究方向。秸稈是一種富含纖維素和木質(zhì)素的天然高分子材料，纖維素分子鏈上有大量的羥基、羧基等活性基團(tuán)，通過(guò)對(duì)秸稈適當(dāng)?shù)母男裕M(jìn)新的功能性官能團(tuán)，可作為一種綠色吸附劑用于重金屬及染料廢水的處理。 本論文合成了植酸改性秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂，探討了不同聚合合成條件和不同的吸附條件下植酸改性秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂對(duì)重金屬離子及陽(yáng)離子染料吸附性能的影響，研究了秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子及陽(yáng)離子染料的吸附熱力學(xué)和吸附動(dòng)力學(xué)，采用SEM、FTIR、光學(xué)顯微鏡對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征，探討了植酸改性秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂對(duì)重金屬離子及陽(yáng)離子染料的吸附機(jī)理，得到了重金屬離子和陽(yáng)離子染料吸附性能優(yōu)良的植酸改性秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂，可廣泛應(yīng)用于重金屬及染料廢水的環(huán)境污染治理。主要研究結(jié)果如下： 1.探討了植酸改性秸稈含量、植酸接枝率、引發(fā)劑用量、交聯(lián)劑用量、衣康酸中和度、衣康酸/丙烯酰胺質(zhì)量比等聚合反應(yīng)參數(shù)對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂吸附重金屬離子吸附性能的影響。當(dāng)植酸改性玉米秸稈含量10%，植酸接枝率11.91%，引發(fā)劑含量1.6%，交聯(lián)劑用量0.4%，衣康酸中和度65%，衣康酸/丙烯酰胺質(zhì)量比30:70時(shí)，合成的復(fù)合高吸水樹(shù)脂對(duì)重金屬離子的吸附容量分別達(dá)到最大值。 2.探討了植酸改性秸稈含量、引發(fā)劑用量、交聯(lián)劑用量、衣康酸中和度等聚合反應(yīng)參數(shù)對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂陽(yáng)離子染料吸附性能的影響。當(dāng)植酸改性玉米秸稈含量10%，引發(fā)劑用量1.6%，交聯(lián)劑用量0.4%，衣康酸中和度65%時(shí)，合成的復(fù)合高吸水樹(shù)脂陽(yáng)離子染料的吸附容量分別達(dá)到最大值。 3.研究了吸附時(shí)間、pH、重金屬離子及陽(yáng)離子染料初始濃度、吸附溫度等吸附條件對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂吸附重金屬離子和陽(yáng)離子染料吸附性能的影響，發(fā)現(xiàn)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂對(duì)重金屬離子和陽(yáng)離子染料的吸附容量隨時(shí)間的增長(zhǎng)而增加。重金屬離子和陽(yáng)離子染料的吸附容量隨pH值的增大而增大；秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂陽(yáng)離子染料的吸附容量隨溫度的升高而增加，吸附速率隨溫度增加而加快；隨著重金屬離子和陽(yáng)離子染料初始濃度的增加，秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子和陽(yáng)離子染料的吸附容量增大但增幅趨緩。當(dāng)銅離子、亞甲基藍(lán)和甲基綠初始濃度為1400mg/L時(shí)，銅離子、亞甲基藍(lán)和甲基綠吸附容量分別達(dá)到1073mg/g、1317mg/g和890mg/g。 4.秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂亞甲基藍(lán)的吸附過(guò)程符合朗格繆爾吸附模型，銅離子和甲基綠的吸附過(guò)程符合弗里德里希方程。銅離子和陽(yáng)離子染料吸附過(guò)程是自發(fā)的，且吸附主要是吸熱的化學(xué)反應(yīng)，吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。 5.紅外光譜表征結(jié)果表明所合成的復(fù)合高吸水樹(shù)脂具有植酸改性玉米秸稈結(jié)構(gòu)單元、NVP單元、IA單元和AM單元，得到了目標(biāo)產(chǎn)物-植酸改性秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂。 6. SEM圖表明秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂表面充滿了微孔，有大量的凹槽和孔隙，有利于重金屬離子及陽(yáng)離子染料溶液快速進(jìn)入秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂的內(nèi)部，有利于秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂對(duì)重金屬離子及陽(yáng)離子染料分子的吸附。 【關(guān)鍵詞】：玉米秸稈 高吸水樹(shù)脂 重金屬離子 染料吸附熱力學(xué) 吸附動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：X703;O647.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 前言12-23
• 1.1 選題依據(jù)12-14
• 1.1.1 銅的污染及其危害13-14
• 1.1.2 亞甲基藍(lán)與甲基綠的污染及其危害14
• 1.2 重金屬及染料廢水的處理方法14-17
• 1.2.1 重金屬?gòu)U水的處理方法14-16
• 1.2.2 染料廢水的處理方法16-17
• 1.3 高吸水樹(shù)脂在重金屬及染料廢水處理中的應(yīng)用17-19
• 1.3.1 高吸水樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)分類(lèi)、應(yīng)用及展望17-18
• 1.3.2 高吸水樹(shù)脂吸附重金屬的研究18-19
• 1.3.3 高吸水樹(shù)脂吸附染料的研究19
• 1.4 農(nóng)林廢棄物在重金屬及染料廢水處理中的應(yīng)用研究19-21
• 1.5 論文的意義、研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)21-23
• 1.5.1 論文的意義21-22
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容22
• 1.5.3 創(chuàng)新點(diǎn)22-23
• 第2章 實(shí)驗(yàn)部分23-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料、藥品及規(guī)格23-24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備24
• 2.3 植酸改性秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂的合成24-25
• 2.3.1 秸稈的植酸改性24
• 2.3.2 植酸改性秸稈接枝共聚物高吸水樹(shù)脂的合成24-25
• 2.4 實(shí)驗(yàn)研究方法25-28
• 2.4.1 銅的原子吸收分光光度法測(cè)定25
• 2.4.2 亞甲基藍(lán)、甲基綠的可見(jiàn)光分光光度計(jì)法測(cè)定25
• 2.4.3 吸附容量的測(cè)定25-26
• 2.4.4 去除率的測(cè)定26
• 2.4.5 吸附熱力學(xué)模型26-27
• 2.4.6 吸附熱力學(xué)參數(shù)27
• 2.4.7 吸附動(dòng)力學(xué)模型27-28
• 2.5 結(jié)構(gòu)分析與表征28-29
• 2.5.1 FTIR 紅外表征28
• 2.5.2 SEM 掃描電鏡28
• 2.5.3 光學(xué)顯微鏡28-29
• 第3章 秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬吸附性能研究29-46
• 3.1 不同合成條件對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子吸附性能的影響29-35
• 3.1.1 植酸改性玉米秸稈用量對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子吸附性能的影響29-30
• 3.1.2 植酸接枝率對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子吸附性能的影響30-31
• 3.1.3 引發(fā)劑用量對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子吸附性能的影響31-32
• 3.1.4 交聯(lián)劑用量對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子吸附性能的影響32-33
• 3.1.5 衣康酸中和度對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子吸附性能的影響33-34
• 3.1.6 衣康酸/丙烯酰胺質(zhì)量比對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子吸附性能的影響34-35
• 3.2 不同吸附條件對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子吸附性能影響35-38
• 3.2.1 吸附時(shí)間對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子吸附性能的影響35-36
• 3.2.2 重金屬離子初始濃度對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子吸附性能的影響36-37
• 3.2.3 pH 對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子吸附性能的影響37-38
• 3.3 秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子吸附熱力學(xué)研究38-41
• 3.3.1 秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子吸附等溫線的擬合38-41
• 3.3.2 秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子吸附熱力學(xué)參數(shù)41
• 3.4 秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂重金屬離子吸附動(dòng)力學(xué)研究41-43
• 3.5 秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂吸附重金屬機(jī)理的探討43
• 3.6 秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂結(jié)構(gòu)表征43-45
• 3.7 本章小結(jié)45-46
• 第4章 秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂染料吸附性能研究46-66
• 4.1 不同合成條件對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂陽(yáng)離子染料吸附性能的影響46-51
• 4.1.1 植酸改性玉米秸稈用量對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂陽(yáng)離子染料吸附容量的影響46-47
• 4.1.2 引發(fā)劑用量對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂陽(yáng)離子染料吸附容量的影響47-49
• 4.1.3 交聯(lián)劑用量對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂陽(yáng)離子染料吸附容量的影響49-50
• 4.1.4 衣康酸中和度對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂陽(yáng)離子染料吸附容量影響50-51
• 4.2 不同吸附條件對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂陽(yáng)離子染料吸附性能的影響51-55
• 4.2.1 pH 值對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂陽(yáng)離子染料吸附容量的影響51-52
• 4.2.2 吸附溫度對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂陽(yáng)離子染料吸附容量的影響52-53
• 4.2.3 陽(yáng)離子染料初始濃度對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂陽(yáng)離子染料吸附容量的影響53-55
• 4.3 秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂陽(yáng)離子染料吸附熱力學(xué)的研究55-59
• 4.3.1 秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂陽(yáng)離子染料吸附等溫線的擬合55-58
• 4.3.2 秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂陽(yáng)離子染料吸附熱力學(xué)參數(shù)58-59
• 4.4 秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂陽(yáng)離子染料吸附動(dòng)力學(xué)的研究59-62
• 4.5 秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂吸附染料機(jī)理的探討62-63
• 4.6 秸稈復(fù)合高吸水樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)表征63-65
• 4.6.1 光學(xué)顯微鏡63-64
• 4.6.2 掃描電鏡（SEM）64-65
• 4.7 本章小結(jié)65-66
• 主要結(jié)論66-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 攻讀學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果74

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高吸水膨脹材料發(fā)展正逢時(shí)    張書(shū)香

云南夏種遇旱情 氣象專(zhuān)家解農(nóng)需    記者 馮穎

爭(zhēng)分奪秒搶先機(jī)    本報(bào)記者　彭躍東 通訊員　費(fèi)勇剛

日本積極發(fā)展混凝土保水養(yǎng)護(hù)片材    姜珊

耐鹽性高吸水樹(shù)脂的合成及其溶脹動(dòng)力學(xué)研究    祁曉華

丙烯酸系耐鹽性高吸水樹(shù)脂研究    陳振斌

甘薯淀粉基高吸水樹(shù)脂的合成及性質(zhì)研究    趙妍嫣

菌糠基復(fù)合高吸水樹(shù)脂的制備及性能研究    程志強(qiáng)

纖維素改性耐鹽性高吸水樹(shù)脂的合成及性能研究    王丹

丙烯酸系高吸水性樹(shù)脂的高性能化研究    賈振宇

γ-聚谷氨酸及高吸水樹(shù)脂的制備研究    張新民

LASP/AA/AM高吸水樹(shù)脂的合成、性能及蓄冷保鮮應(yīng)用研究    柳建良

小麥秸稈基新型緩控釋肥料的制備及其性能研究    謝麗華

多功能高吸水樹(shù)脂的合成與應(yīng)用研究    張翠榮

抑菌型高吸水樹(shù)脂的合成及其性能研究    王開(kāi)明

淀粉磷酸酯基兩性半互穿型高吸水樹(shù)脂的合成、結(jié)構(gòu)及性能測(cè)試    陳效珍

淀粉接枝丙烯酸合成交聯(lián)型高吸水樹(shù)脂及其性能研究    靳敏

基于順丁烯二酸酐的耐鹽性高吸水樹(shù)脂的合成及其性能研究    趙璐

丙烯酸共聚耐鹽性高吸水樹(shù)脂的紫外光引發(fā)制備及其應(yīng)用    斯瑪伊力·克熱木

廢棉布制備高吸水樹(shù)脂的研究    劉洋洋

高吸水樹(shù)脂的合成與性能表征    張文林

甘薯淀粉基高吸水樹(shù)脂的制備及性能研究    伍亞華

互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高吸水樹(shù)脂的合成與性能    褚建云