小麥秸稈、花生殼對(duì)溶液中Cd~(2+)吸附的研究

【摘要】：在國(guó)內(nèi)外研究基礎(chǔ)上,本課題以小麥秸稈和花生殼為原材料,通過(guò)物理炭化和化學(xué)改性制備炭化材料和改性材料吸附劑,并將原材料、炭化材料及改性材料用于對(duì)水溶液中Cd2+的吸附研究。在實(shí)驗(yàn)前期,通過(guò)單因子優(yōu)化實(shí)驗(yàn)探討了吸附時(shí)間、pH、投加量以及初始濃度對(duì)吸附效果的影響。在最優(yōu)化條件下,完成吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)和等溫吸附實(shí)驗(yàn),通過(guò)模型模擬參數(shù)描述吸附過(guò)程及吸附機(jī)理。 1、小麥秸稈在最優(yōu)化條件下(吸附時(shí)間為12h,pH為7,投加量為0.8g)對(duì)濃度為100mg/L的Cd2+溶液的吸附率達(dá)到了90%；花生殼在最優(yōu)化條件下(吸附時(shí)間為12h,pH為7,投加量為0.6g)對(duì)濃度為100mg/L的Cd2+溶液的吸附率達(dá)到了97%。根據(jù)Langmuir模型,在313K溫度條件下,小麥秸稈對(duì)Cd2+的理論最大吸附量為35.971mg/g,花生殼為30.395mg/g。兩種原材料吸附劑均符合Langmuir和Freundlich模型。將吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)帶入Lagergren準(zhǔn)一級(jí)、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,據(jù)擬合結(jié)果,二者均符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)。根據(jù)Gibbs方程計(jì)算出吸附熱力學(xué)參數(shù),小麥秸稈和花生殼的ΔG均小于零,AH均大于零,表明二者對(duì)Cd2+的吸附是自發(fā)、吸熱的過(guò)程。 2、通過(guò)控制炭化溫度(150℃、300℃、450℃、600℃、750℃)的變化,根據(jù)吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果,尋求最佳炭化溫度。實(shí)驗(yàn)表明,小麥秸稈和花生殼均在750℃條件下制備的炭黑具有最大吸附量。小麥秸稈炭黑的吸附最佳條件：吸附時(shí)間為10h,pH為7,投加量為0.2g；花生殼炭黑的吸附最佳條件：吸附時(shí)間為12h,pH為7,投加量為O.1g。根據(jù)Langmuir模型,小麥秸稈炭黑在303K溫度下,對(duì)水溶液中Cd2+的理論最大吸附量為114.980mg/g;花生殼炭黑在313K溫度下,對(duì)水溶液中Cd2+的理論最大吸附量為156.250mg/g。兩種炭黑材料吸附劑均符合Langmuir和Freundlich模型,吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)。根據(jù)Gibbs方程計(jì)算出吸附熱力學(xué)參數(shù),小麥秸稈和花生殼的ΔG均小于零,AH均大于零,表明二者對(duì)Cd2+的吸附是自發(fā)、吸熱的過(guò)程。 3、將吸附原材料用50%的ZnCl2溶液,以1：1的比例浸泡進(jìn)行改性,改性時(shí)間為24h,并將改性后的材料在640W的微波下照射4min。改性后的吸附劑對(duì)水溶液中的Cd2+具有很好的吸附能力。改性小麥秸稈和改性花生殼均在吸附時(shí)間為12h,pH為7,投加量為0.20g時(shí)達(dá)到最佳吸附效果,吸附率分別為95%和99%。根據(jù)Langmuir模型,在313K條件下,改性小麥秸稈和花生殼對(duì)Cd2+的理論最大吸附量分別為133.333mg/g.145.515mg/g。兩種改性材料吸附劑均符合Langmuir和Freundlich模型,吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)。根據(jù)Gibbs方程計(jì)算出吸附熱力學(xué)參數(shù),改性小麥秸稈和改性花生殼的△G均小于零,△H均大于零,表明二者對(duì)Cd2+的吸附是自發(fā)、吸熱的過(guò)程。 【關(guān)鍵詞】：吸附 小麥秸稈 花生殼 炭化 改性 鎘離子
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-14
• 1.1 研究目的及意義12-13
• 1.2 研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線13-14
• 1.2.1 研究?jī)?nèi)容13
• 1.2.2 技術(shù)路線13-14
• 第2章 文獻(xiàn)綜述14-21
• 2.1 概述14
• 2.2 重金屬處理技術(shù)研究進(jìn)展14-18
• 2.2.1 化學(xué)法14-16
• 2.2.2 物理化學(xué)法16-17
• 2.2.3 生物法17-18
• 2.3 農(nóng)作物廢棄物吸附處理廢水中污染物的研究進(jìn)展18-21
• 2.3.1 農(nóng)作物廢棄物對(duì)有機(jī)物吸附的研究進(jìn)展18
• 2.3.2 國(guó)內(nèi)對(duì)重金屬吸附的研究進(jìn)展18-19
• 2.3.3 國(guó)外對(duì)重金屬吸附的研究進(jìn)展19-21
• 第3章 實(shí)驗(yàn)材料與方法21-26
• 3.1 化學(xué)試劑和實(shí)驗(yàn)儀器21
• 3.1.1 化學(xué)試劑21
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器21
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)材料21
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法21-22
• 3.2.1 背景值的測(cè)定方法21
• 3.2.2 吸附實(shí)驗(yàn)方法21-22
• 3.2.3 吸附材料的制備22
• 3.3 理論基礎(chǔ)22-25
• 3.3.1 吸附動(dòng)力學(xué)模型22-23
• 3.3.2 等溫吸附模型23-24
• 3.3.3 吸附熱力學(xué)模型24-25
• 3.4 分析方法25
• 3.5 數(shù)據(jù)處理方法25-26
• 第4章 小麥秸稈、花生殼對(duì)Cd~(2+)吸附的研究26-38
• 4.1 引言26
• 4.2 背景值的檢測(cè)26
• 4.3 吸附條件優(yōu)化26-30
• 4.3.1 時(shí)間對(duì)吸附效果的影響26-27
• 4.3.2 pH對(duì)吸附效果的影響27-28
• 4.3.3 投加量對(duì)吸附效果的影響28-29
• 4.3.4 初始濃度對(duì)吸附效果的影響29-30
• 4.4 吸附動(dòng)力學(xué)模型30-32
• 4.4.1 小麥秸稈的吸附動(dòng)力學(xué)模型30-31
• 4.4.2 花生殼的吸附動(dòng)力學(xué)模型31-32
• 4.5 等溫吸附線32-36
• 4.5.1 小麥秸稈的等溫吸附線32-34
• 4.5.2 花生殼的等溫吸附線34-36
• 4.6 吸附熱力學(xué)模型36-38
• 第5章 炭化材料對(duì)Cd~(2+)吸附的研究38-50
• 5.1 引言38
• 5.2 吸附條件優(yōu)化38-42
• 5.2.1 炭化溫度對(duì)炭化材料吸附性能的影響38-39
• 5.2.2 時(shí)間對(duì)吸附效果的影響39
• 5.2.3 pH對(duì)吸附效果的影響39-40
• 5.2.4 投加量對(duì)吸附效果的影響40-41
• 5.2.5 初始濃度對(duì)吸附效果的影響41-42
• 5.3 吸附動(dòng)力學(xué)模型42-44
• 5.3.1 小麥秸稈炭黑的吸附動(dòng)力學(xué)模型42-43
• 5.3.2 花生殼炭黑的吸附動(dòng)力學(xué)模型43-44
• 5.4 等溫吸附線44-48
• 5.4.1 小麥秸稈炭黑的等溫吸附線44-46
• 5.4.2 花生殼炭黑的等溫吸附線46-48
• 5.5 吸附熱力學(xué)模型48-50
• 第6章 改性材料對(duì)鎘離子吸附的研究50-61
• 6.1 引言50
• 6.2 吸附條件的優(yōu)化50-53
• 6.2.1 時(shí)間對(duì)吸附效果的影響50-51
• 6.2.2 pH對(duì)吸附效果的影響51
• 6.2.3 投加量對(duì)吸附效果的影響51-52
• 6.2.4 初始濃度的影響52-53
• 6.3 吸附動(dòng)力學(xué)模型53-55
• 6.3.1 改性小麥秸稈的吸附動(dòng)力學(xué)模型53-54
• 6.3.2 改性花生殼的吸附動(dòng)力學(xué)模型54-55
• 6.4 等溫吸附線55-59
• 6.4.1 改性小麥秸稈的等溫吸附線55-57
• 6.4.2 改性花生殼的等溫吸附線57-59
• 6.5 吸附熱力學(xué)模型59-61
• 第7章 結(jié)果與分析61-65
• 7.1 炭化前后的吸附劑對(duì)Cd~(2+)的吸附能力比較61-62
• 7.2 改性前后的吸附劑對(duì)Cd~(2+)的吸附能力比較62-64
• 7.3 吸附熱力學(xué)模型分析64-65
• 結(jié)論及展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表和接收的論文71

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花生殼DDNS，拓寬寬帶應(yīng)用    陳祥伍

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