秸稈類生物吸附劑的制備及其對(duì)溶液中六價(jià)鉻的吸附性能研究

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展,重金屬污染日趨嚴(yán)重。如何消除重金屬的危害并有效地回收重金屬是當(dāng)今環(huán)境保護(hù)工作面臨的突出問題。生物吸附作為一種新興的重金屬去除回收技術(shù),具有原料來源廣泛、吸附效率高、環(huán)境友好、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用前景。 小麥秸稈是來源廣泛,價(jià)格低廉的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物,已有研究表明其具有去除水中重金屬離子的能力,但對(duì)于其吸附水中重金屬陰離子的研究還鮮有報(bào)道,本文利用小麥秸稈作吸附劑處理Cr(VI)模擬廢水。試驗(yàn)考察了pH、小麥秸稈投加量、溫度和初始Cr(VI)濃度對(duì)吸附活性的影響,進(jìn)而確定了小麥秸稈去除Cr(VI)的最優(yōu)條件。結(jié)果表明:當(dāng)pH=1.0,溫度為50℃,固液比為40 g/L時(shí),小麥秸稈對(duì)Cr(VI)的吸附效果最佳。在pH=1.0、溫度為30℃,固液比為4 g/L的條件下,當(dāng)初始Cr(VI)濃度分別為50,100和150 mg/L時(shí),吸附6 h達(dá)到平衡,飽和吸附量分別為6.281,11.942和13.981 mg/g。吸附動(dòng)力學(xué)反應(yīng)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。吸附熱力學(xué)反應(yīng)符合Langmuir吸附等溫方程。結(jié)合FTIR譜圖和SEM結(jié)果以及EDX數(shù)據(jù),推斷小麥秸稈對(duì)Cr(VI)的吸附過程以化學(xué)吸附為主。 為了確定在流動(dòng)的水體中,小麥秸稈對(duì)Cr(VI)的去除情況,以及吸附飽和的小麥秸稈在動(dòng)態(tài)條件下的脫附再生情況,實(shí)驗(yàn)研究了小麥秸稈對(duì)Cr(VI)動(dòng)態(tài)吸附和脫附過程,系統(tǒng)分析了Cr(VI)在小麥秸稈上動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)及影響動(dòng)態(tài)吸附曲線和解吸曲線的因素,確定了小麥秸稈對(duì)Cr(VI)吸、脫附的最佳工藝參數(shù)。結(jié)果表明:小麥秸稈動(dòng)態(tài)吸附Cr(VI)最佳工藝參數(shù)為:pH=1、流速3.0mL/min、溫度20℃及上柱Cr(VI)濃度10mg/L;小麥秸稈動(dòng)態(tài)解吸最佳工藝參數(shù)為:洗脫液為0.7mol/L的鹽酸,流速為1.0mL/min、洗脫溫度為40℃。該研究對(duì)于以農(nóng)業(yè)秸稈為原料的Cr(VI)吸附劑的研制開發(fā)和應(yīng)用具有理論意義和現(xiàn)實(shí)意義,對(duì)解決水體Cr(VI)污染問題以及由于農(nóng)業(yè)廢棄物處置不當(dāng)而造成的環(huán)境污染和安全問題亦具有積極作用。 選用小麥秸稈為生物質(zhì)代表,在200℃、400℃、500℃不同溫度下,限氧碳化制備生物碳質(zhì)吸附劑M_(200)、M_(400)、M_(500),分別考察其對(duì)Cr(VI)的吸附性能,通過觀察等溫吸附模型和吸附動(dòng)力學(xué)方程,分析其可能的吸附機(jī)理。研究結(jié)果表明,三種生物碳質(zhì)對(duì)Cr(VI)的吸附量隨著初始濃度的增加而增加,6h達(dá)到吸附平衡;吸附反應(yīng)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程;吸附等溫線結(jié)果表明,生物碳質(zhì)對(duì)Cr(VI)的吸附可以用Langmuir模型很好描述,小麥秸稈生物碳質(zhì)對(duì)Cr(VI)的最大吸附量隨著碳化溫度的升高而降低,分別為35.778mg/g、19.79mg/g、19.227mg/g。小麥秸稈生物碳質(zhì)是去除含鉻廢水中Cr(VI)的廉價(jià)與良好的吸附劑。 【關(guān)鍵詞】：小麥秸稈 生物碳質(zhì) 吸附 Cr(VI) 動(dòng)力學(xué) 熱力學(xué) 機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-33
• 1.1 含重金屬廢水來源及其危害10-11
• 1.2 水環(huán)境重金屬污染特點(diǎn)11
• 1.3 含重金屬廢水處理方法11-13
• 1.4 鉻及鉻污染概述13-19
• 1.4.1 鉻的化學(xué)參數(shù)13
• 1.4.2 鉻污染來源13-14
• 1.4.3 鉻的存在形態(tài)及在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化14-15
• 1.4.4 鉻污染的危害15-16
• 1.4.5 含鉻廢水的治理現(xiàn)狀16-19
• 1.5 生物吸附劑研究進(jìn)展19-31
• 1.5.1 生物吸附劑及其來源19-20
• 1.5.2 生物吸附劑的吸附機(jī)理20-22
• 1.5.3 生物吸附平衡模式22-24
• 1.5.4 影響生物吸附的因素24-25
• 1.5.5 農(nóng)林廢棄物生物吸附劑25-31
• 1.6 本研究背景、意義及主要內(nèi)容31-33
• 1.6.1 選題背景和意義31
• 1.6.2 需要解決的關(guān)鍵問題及主要研究內(nèi)容31-33
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料儀器及方法33-38
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器33-34
• 2.1.1 吸附劑的制備33
• 2.1.2 試驗(yàn)試劑33
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)儀器33-34
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法34-38
• 2.2.1 吸脫附實(shí)驗(yàn)方法34-37
• 2.2.2 分析檢驗(yàn)及產(chǎn)物表征方法37-38
• 第3章 原狀小麥秸稈對(duì)Cr(VI)的靜態(tài)吸附性能分析38-47
• 3.1 小麥秸稈吸附水中Cr(VI)的影響因素38-40
• 3.1.1 溶液初始pH 值對(duì)Cr(VI)去除效果的影響38-39
• 3.1.2 小麥秸稈投加量對(duì)Cr(VI)去除效果的影響39
• 3.1.3 溫度對(duì)Cr(VI)去除效果的影響39-40
• 3.1.4 溶液初始Cr(VI)濃度對(duì)Cr(VI)去除效果的影響40
• 3.2 小麥秸稈對(duì)Cr(VI)的吸附動(dòng)力學(xué)研究40-41
• 3.3 小麥秸稈對(duì)Cr(VI)的吸附熱力學(xué)研究41-43
• 3.4 分析檢驗(yàn)及產(chǎn)物表征43-45
• 3.4.1 紅外光譜分析43-44
• 3.4.2 SEM 電鏡分析44-45
• 3.4.3 X 射線能譜儀(EDX)分析45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第4章 小麥秸稈對(duì)Cr(VI)的動(dòng)態(tài)吸、脫附性能研究47-52
• 4.1 動(dòng)態(tài)吸附性能47-49
• 4.1.1 柱操作流速對(duì)動(dòng)態(tài)吸附效果的影響47
• 4.1.2 Cr(VI)初始濃度對(duì)動(dòng)態(tài)吸附效果的影響47-48
• 4.1.3 pH 值對(duì)動(dòng)態(tài)吸附效果的影響48
• 4.1.4 溫度對(duì)動(dòng)態(tài)吸附效果的影響48-49
• 4.2 動(dòng)態(tài)脫附性能49-50
• 4.2.1 洗脫劑濃度的選擇49
• 4.2.2 流速對(duì)洗脫過程的影響49-50
• 4.2.3 溫度對(duì)洗脫過程的影響50
• 4.3 本章小結(jié)50-52
• 第5章 改性小麥秸稈對(duì)Cr(VI)的吸附性能研究52-56
• 5.1 改性小麥秸稈對(duì)Cr(VI)的吸附動(dòng)力學(xué)研究52-53
• 5.2 改性小麥秸稈對(duì)Cr(VI)的吸附熱力學(xué)分析53-54
• 5.3 吸附機(jī)理54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 第6章 小麥秸稈對(duì)Cr(VI)的吸附機(jī)理探討56-58
• 結(jié)論與展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-71
• 致謝71-72
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文72

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