磁性玉米秸稈對(duì)兩種堿性染料的吸附研究

【摘要】：染料的廣泛使用必然產(chǎn)生大量的染料廢水排放到環(huán)境水體中,導(dǎo)致自然水體的污染。傳統(tǒng)染料廢水的處理方法效率低、成本高,越來(lái)越需要尋找低成本材料作為吸附劑用于染料污染的治理。目前生物質(zhì)材料作為一種吸附劑用于處理染料廢水的研究已經(jīng)大量展開(kāi),但由于生物質(zhì)材料本身的性質(zhì),它的吸附能力比較低,材料不便于回收重利用,無(wú)法投入到實(shí)際應(yīng)用中。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物的進(jìn)一步處理得到一種高吸附性能,可再生重復(fù)利用的生物吸附劑,以達(dá)到對(duì)資源的充分利用和環(huán)境保護(hù)。 本文調(diào)查了玉米秸稈以及修飾后的玉米秸稈作為吸附劑去除水溶液中陽(yáng)離子型染料的可行性,為尋找新的、具有高效染料去除能力的植物吸附材料,加強(qiáng)染料廢水污染的治理工作提供理論基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)中玉米秸稈經(jīng)堿處理,脫去木質(zhì)素暴露出纖維素,然后與Fe3O4磁性納米粒子相結(jié)合,得到磁性玉米秸稈,接著通過(guò)聚乙二醇和谷氨酸的修飾作用,在磁性玉米秸稈的表面引入活性羧基和羥基基團(tuán),制備出羥基化玉米秸稈(HMCS)和羧基化玉米秸稈(CMCS)。實(shí)驗(yàn)所選用的兩種陽(yáng)離子染料為：甲基紫、亞甲基藍(lán),研究了各種實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)這兩種染料吸附的影響,這些因素包括：吸附時(shí)間、染料濃度,染料的pH值,吸附溫度,重復(fù)利用率,確定最佳吸附實(shí)驗(yàn)條件,最后采用掃描電鏡、Χ射線衍射儀、紅外光譜儀和酸堿電位滴定等手段對(duì)修飾前后的玉米秸稈進(jìn)行表征。 本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明：修飾后的玉米秸稈與玉米秸稈相比,其對(duì)染料的吸附量增加了一倍。吸附劑的吸附能力隨染料初始濃度增加而增加,吸附劑HMCS、CMCS對(duì)甲基紫的吸附達(dá)到平衡時(shí)的濃度為：450mg/g;吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附達(dá)到平衡時(shí)的濃度為：150mg/g。HMCS、CMCS對(duì)染料吸附的最佳實(shí)驗(yàn)條件為：當(dāng)pH值為6、溫度為60℃時(shí)間為60min時(shí),吸附劑對(duì)兩種染料的吸附達(dá)到最大吸附量。HMCS、CMCS對(duì)甲基紫和亞甲基藍(lán)的吸附量隨著重復(fù)次數(shù)的增加而減少,在吸附劑重復(fù)利用四次后,重復(fù)利用率仍為70%. HMCS、CMCS對(duì)兩種染料的吸附過(guò)程更符合Langmuir吸附模型,即吸附過(guò)程為單分子層吸附,其RL值都大于0小于1,說(shuō)明吸附劑對(duì)于甲基藍(lán)和甲基紫的吸附反應(yīng)是有利的。HMCS、CMCS對(duì)染料的吸附反應(yīng)適合于假二級(jí)吸附模型,即吸附反應(yīng)為發(fā)生在吸附劑表面的化學(xué)吸附反應(yīng)。 通過(guò)對(duì)修飾前后的玉米秸稈進(jìn)行掃描電鏡、XRD分析、酸堿表面滴定以及紅外光譜等手段表征發(fā)現(xiàn)：吸附劑表面結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化；Fe3O4結(jié)合到玉米秸稈表面并且其晶體結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生變化,說(shuō)明吸附劑也具有良好的磁性；吸附劑表面官能團(tuán)的羥基和羧基的數(shù)量增多；紅外光譜上一些吸收峰峰值發(fā)生了位移,說(shuō)明羥基和羧基活性基團(tuán)修飾到了玉米秸稈表面,并參與了對(duì)亞甲基藍(lán)和甲基紫吸附。 【關(guān)鍵詞】：玉米秸稈 堿性染料 吸附動(dòng)力學(xué) 吸附平衡 表征
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：X788
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 1 文獻(xiàn)綜述9-23
• 1.1 染料及其來(lái)源9-10
• 1.2 染料污染的特點(diǎn)和危害10-11
• 1.3 染料污染的處理方法11-20
• 1.3.1 吸附法11-12
• 1.3.2 絮凝法12-13
• 1.3.3 氧化法13-14
• 1.3.4 電化學(xué)法14-15
• 1.3.5 生物降解廢水15-20
• 1.4 農(nóng)林廢棄物的改性方法20-22
• 1.4.1 物理改性方法20
• 1.4.2 化學(xué)改性20-22
• 1.5 研究的目的與意義,創(chuàng)新性22-23
• 2 材料與方法23-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料23
• 2.1.1 染料廢水的配制23
• 2.1.2 化學(xué)試劑23
• 2.2 試驗(yàn)儀器23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法23-27
• 2.3.1 玉米秸稈的改性23-24
• 2.3.2 四氧化三鐵的制備24
• 2.3.3 羥基化玉米秸稈復(fù)合材料(HMCS)的制備24
• 2.3.4 羧基化玉米秸稈復(fù)合材料(CMCS)的制備24
• 2.3.5 吸附實(shí)驗(yàn)24-27
• 2.3.6 吸附材料的表征27
• 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析27-38
• 3.1 CMCS和HMCS對(duì)亞甲基藍(lán)和甲基紫染料的吸附比較27-38
• 3.1.1 兩種不同材料的對(duì)照處理27-28
• 3.1.2 pH對(duì)CMCS和HMCS吸附能力的影響28-30
• 3.1.3 吸附時(shí)間對(duì)CMCS和HMCS吸附能力的影響30-33
• 3.1.4 染料初始濃度對(duì)CMCS和HMCS吸附能力的影響33-36
• 3.1.5 溫度對(duì)CMCS和HMCS吸附能力的影響36-37
• 3.1.6 吸附后的材料解吸以及重復(fù)利用37-38
• 4 吸附材料的表征38-46
• 4.1 電鏡掃描分析38-39
• 4.2 XRD分析39-40
• 4.3 酸堿滴定分析40-43
• 4.4 紅外光譜表征43-46
• 5 結(jié)論46-48
• 參考文獻(xiàn)48-54
• 致謝54

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