石英砂負(fù)載殼聚糖及CTAB改性麥秸稈對甲基橙和剛果紅的吸附研究

【摘要】：本文在研究國內(nèi)外大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上采用化學(xué)和物理處理法制得石英砂負(fù)載殼聚糖(CIS)和十六烷基三甲基溴化銨改性麥秸稈(MWS)吸附劑,用紅外光譜(IR)、元素分析、X射線粉末衍射光譜(XRD)和X射線熒光光譜(XRF)等方法對石英砂、CIS和改性前后麥秸稈進(jìn)行了表征和分析。通過分析,認(rèn)為殼聚糖已負(fù)載到石英砂上,CTAB也已進(jìn)入麥秸稈結(jié)構(gòu)層間。 本實(shí)驗(yàn)分別從靜態(tài)和動態(tài)兩方面研究了CIS、MWS對甲基橙(MO)和剛果紅(CR)的吸附行為。靜態(tài)實(shí)驗(yàn)主要考察了吸附劑用量、溶液pH值、吸附時間、共存離子、溶液初始濃度和溫度等因素的影響,并研究了兩種吸附劑對MO和CR的競爭吸附、解析再生與再吸附實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：pH=4.00時,CIS對MO和CR的吸附效果最好,MWS吸附MO和CR的最佳pH條件分別是3.00和5.00；四種體系的吸附平衡時間分別為720min、180min、520min和480min；溫度升高均不利于吸附的進(jìn)行,293K時CIS-MO、CIS-CR、MWS-MO和MWS-CR的單位吸附量分別是25.4mg-g-1、22.2mg·g-1、48.6mg-g-1和72.2mg·g-1；共存離子Na+和Ca2+的存在對四種體系的吸附量均有不同程度的影響；混合體系中,MO與CR存在競爭吸附,二者可同時被吸附且互相影響；CIS-MO和MWS-MO的最佳解吸再生方法是熱水溶液(60℃),CIS-CR和MWS-CR用熱堿溶液(0.01 mol·L-1,60℃)解吸再生效果最好；解吸再生與再吸附實(shí)驗(yàn)說明CIS和MWS解吸再生速度快,能循環(huán)使用,吸附-解吸-再生性能很好,具有良好的應(yīng)用前景。動態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)中,吸附柱高、吸附劑用量、溶液流速、初始濃度、pH值以及鹽度等因素均能影響吸附柱的吸附效果。 熱力學(xué)分析說明本實(shí)驗(yàn)中的吸附反應(yīng)均能自發(fā)進(jìn)行,且為放熱反應(yīng),吸附過程中分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化；等溫吸附模型中,最適于描述CIS-MO和CIS-CR吸附過程的分別是Langmuir非線性模型、Freundlich線性模型模型,Freundlich線性模型和Temkin模型均適于描述MWS-MO和MWS-CR吸附行為；使用準(zhǔn)一級動力學(xué)、準(zhǔn)二級動力學(xué)、Elovich和粒子內(nèi)擴(kuò)散模型進(jìn)行了表面動力學(xué)分析,Elovich方程能最好地表述了CIS-MO、MWS-MO、MWS-CR的吸附,準(zhǔn)二級動力學(xué)方程(線性)最適于描述CIS-CR吸附過程；動態(tài)吸附模型中的Thomas模型和Yan模型均可用于上述四種體系吸附實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析。 【關(guān)鍵詞】：石英砂/殼聚糖 改性麥秸稈 甲基橙 剛果紅 吸附
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：X13
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-11
• 第一章 緒論11-28
• 1.1 印染廢水的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.1.1 染料概述11
• 1.1.2 染料廢水的特點(diǎn)和危害11-12
• 1.2 印染廢水的處理方法12-14
• 1.2.1 物理法12
• 1.2.2 化學(xué)法12-13
• 1.2.3 物理化學(xué)法13
• 1.2.4 生物法13-14
• 1.3 吸附法概論14-18
• 1.3.1 吸附法的原理和特征14
• 1.3.2 吸附作用的影響因素14-15
• 1.3.3 吸附平衡、吸附速率與吸附容量15-16
• 1.3.4 常用吸附劑介紹16-17
• 1.3.5 吸附劑的解吸再生17
• 1.3.6 吸附操作方式17-18
• 1.4 石英砂、殼聚糖及改性麥秸稈的研究現(xiàn)狀18-24
• 1.4.1 石英砂研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4.2 殼聚糖研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4.3 石英砂負(fù)載殼聚糖研究現(xiàn)狀21-22
• 1.4.4 改性麥秸稈研究現(xiàn)狀研究中22-24
• 1.5 吸附模型24-25
• 1.5.1 等溫吸附模型24
• 1.5.2 動力學(xué)模型24
• 1.5.3 動態(tài)吸附模型24-25
• 1.6 熱力學(xué)常數(shù)25-26
• 1.7 誤差分析26-27
• 1.8 小結(jié)27-28
• 第二章 選題依據(jù)、實(shí)驗(yàn)方法及研究內(nèi)容28-32
• 2.1 選題依據(jù)28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑28
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器28
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑28
• 2.3 吸附劑的制備28-30
• 2.3.1 石英砂負(fù)載殼聚糖吸附劑(CIS)的制備28-29
• 2.3.2 改性麥秸稈的制備29-30
• 2.4 研究內(nèi)容30-31
• 2.4.1 靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)30
• 2.4.2 動態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)30
• 2.4.3 解吸與再生實(shí)驗(yàn)30-31
• 2.5 吸附劑的表征31
• 2.6 測試方法31-32
• 第三章 石英砂負(fù)載石英砂對甲基橙和剛果紅的吸附研究32-56
• 3.1 石英砂負(fù)載殼聚糖(CIS)對甲基橙和剛果紅的靜態(tài)吸附32-36
• 3.1.1 CIS與純石英砂、殼聚糖對甲基橙和剛果紅吸附的比較32
• 3.1.2 石英砂粒徑和吸附時間對吸附的影響32-33
• 3.1.3 CIS用量的確定33-34
• 3.1.4 溶液pH值對吸附的影響34
• 3.1.5 溫度和平衡濃度對吸附的影響34-35
• 3.1.6 鹽度對吸附的影響35-36
• 3.2 CIS對MO和CR的競爭吸附36-37
• 3.2.1 固定MO或CR濃度,改變CR或MO的濃度36
• 3.2.2 染料單一體系和混合體系的吸附比較36-37
• 3.3 石英砂負(fù)載殼聚糖(CIS)對MO和CR的動態(tài)吸附研究37-40
• 3.3.1 不同柱高對CIS吸附MO和CR的影響37-38
• 3.3.2 不同流速對CIS吸附MO和CR的影響38-39
• 3.3.3 不同初始濃度對CIS吸附MO和CR的影響39
• 3.3.4 pH值對CIS吸附MO和CR的影響39-40
• 3.3.5 鹽度對CIS吸附MO和CR的影響40
• 3.4 CIS-MO和CIS-CR的解吸再生實(shí)驗(yàn)40-43
• 3.4.1 CIS-MO和CIS-CR的靜態(tài)解吸再生實(shí)驗(yàn)40-42
• 3.4.2 CIS-MO和CIS-CR的動態(tài)解吸再生與再吸附實(shí)驗(yàn)42-43
• 3.5 CIS對MO和CR的吸附等溫線分析43-46
• 3.6 CIS對MO和CR的表面動力學(xué)吸附模型研究46-50
• 3.7 CIS對MO和CR的動態(tài)吸附模型研究50-54
• 3.7.1 Thomas模型應(yīng)用50
• 3.7.2 Yan模型應(yīng)用50-54
• 3.8 CIS-MO和CIS-CR吸附熱力學(xué)參數(shù)54-55
• 3.9 小結(jié)55-56
• 第四章 改性麥秸稈(MWS)對甲基橙和剛果紅的吸附研究56-77
• 4.1 改性麥秸稈(MWS)對甲基橙和剛果紅的靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)56-58
• 4.1.1 MWS用量的確定56
• 4.1.2 溶液pH值對吸附的影響56-57
• 4.1.3 鹽度對吸附的影響57
• 4.1.4 時間和溫度對吸附的影響57-58
• 4.1.5 溫度和平衡濃度對吸附的影響58
• 4.2 MWS對MO和CR的競爭吸附58-61
• 4.2.1 固定MO或CR濃度,改變CR或MO的濃度58-59
• 4.2.2 染料單一體系和混合體系的吸附比較59-61
• 4.3 MWS對MO和CR的動態(tài)吸附研究61-64
• 4.3.1 不同柱高對MWS吸附MO和CR的影響61
• 4.3.2 不同流速對MWS吸附MO和CR的影響61-62
• 4.3.3 不同溶液初始濃度對MWS吸附MO和CR的影響62
• 4.3.4 pH值對MWS吸附MO和CR的影響62-63
• 4.3.5 鹽離子對MWS吸附MO和CR的影響63-64
• 4.4 MWS-MO和MWS-CR的解吸再生實(shí)驗(yàn)64-66
• 4.4.1 MWS-MO和MWS-CR的靜態(tài)解吸再生實(shí)驗(yàn)64
• 4.4.2 MWS-MO和MWS-CR的動態(tài)解吸再生與再吸附實(shí)驗(yàn)64-66
• 4.5 MWS吸附MO和CR的等溫線分析66-69
• 4.6 MWS對MO和CR的表面動力學(xué)吸附模型研究69-72
• 4.7 MWS對MO和CR的動態(tài)吸附模型研究72-75
• 4.7.1 Thomas模型應(yīng)用72-74
• 4.7.2 Yan模型應(yīng)用74-75
• 4.8 MWS-MO和MWS-CR吸附熱力學(xué)參數(shù)75-76
• 4.9 小結(jié)76-77
• 第五章 改性前后吸附劑的表征與分析77-83
• 5.1 紅外光譜分析(FT-IR)77-80
• 5.2 X射線粉末衍射分析80-81
• 5.3 元素分析81-82
• 5.4 X射線熒光分析82
• 5.5 小結(jié)82-83
• 第六章 結(jié)論和建議83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 附錄 碩士研究生期間發(fā)表論文88-89
• 致謝89

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