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漂浮植物浮萍对Pb～（2+），Cu～（2+），Mn～（2+）的吸附特征的研究

作　者: 王强
导　师: 李小明
学　校: 山东大学
专　业: 环境工程
关键词: 漂浮植物生物吸附重金属吸附等温模式动力学
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

近年来，一种处理含重金属废水的崭新的方法一生物吸附法以其高效、廉价的优点逐渐引起了人们的兴趣。生物吸附技术在处理重金属污染和回收贵重金属方面有着广阔的前景，深入进行这方面的研究，具有较好的经济价值和社会效益。本文主要以漂浮植物浮萍（Lemna minor）为一种生物吸附剂来研究其对重金属离子Pb²⁺，Cu²⁺，Mn²⁺的吸附作用。通过用Langmuir吸附等温模式和Freundlich等温吸附模型对其吸附过程进行分析，研究其对重金属离子的吸附等温特征，且用离子内扩散方程，Lagergren一级动力学方程和准二级动力学方程对吸附过程进行了验证与比较。结果表明：1．浮萍是一种很好的生物吸附剂，能够有效快速地吸附水中的重金属离子。Pb²⁺在30分钟基本达到吸附平衡，而Cu²⁺，Mn²⁺在90min达到吸附平衡。浮萍对Pb²⁺，Mn²⁺，Cu²⁺的去除率分别为97.83％，71.63％，87.11％。通过Langmuir等温模式线性拟合参数Qmax得到浮萍对Pb²⁺，Cu²⁺，Mn²⁺的最大吸附量分别为34.01，7.22，6.09 mg·g^-1。其吸附Pb²⁺，Mn²⁺，Cu²⁺最大活性比表面积分别为5.49 m²·g^-1，1.05 m²·g^-1，1.34 m²·g^-1。浮萍对三种重金属的吸附能力按强弱顺序为：Pb²⁺＞Mn²⁺＞Cu²⁺。在吸附过程中，三种金属相对应的ΔG均小于零，说明这个吸附过程是自发的。2．用最常用的两种吸附等温式Langmuir等温模式和Freundlich等温模式来拟合吸附过程。发现二者的线性拟合相关系数R²，非线性拟合回归系数r²和X²（Chi-square test）均较高，但是相比之下，漂浮植物浮萍对Pb²⁺，Mn²⁺，Cu²⁺的吸附更符合Langmuir等温模式，而Freundlich等温模式特别是非线性拟合结果误差相对较大。三种金属离子所对应的吸附平衡参数Kr值均在0～1之间，这表明整个体系Pb²⁺，Ca²⁺，Mn²⁺的吸附过程是起促进作用的，促进程度按顺序为Pb²⁺＞Mn²⁺＞Cu²⁺。3．浮萍对Pb²⁺，Cu²⁺，Mn²⁺的吸附过程是一个多线性吸附过程，包括三个阶段。用粒子内扩散方程验证发现，内扩散阶段不是唯一吸附速率限制步骤。浮萍对Pb²⁺，Mn²⁺，Cu²⁺的吸附速率按顺序为：Pb²⁺＞Mn²⁺＞Cu²⁺。4．虽然Lagergren准一级动力学的线性拟合相关系数R²和非线性拟合回归系数r²较大，但是通过线性拟合Lagergren准一级动力学方程计算出来的Qe与实际试验值相差较大，同时发现在整个吸附过程中，只有0～30min这段时间内浮萍对Pb²⁺，Mn²⁺，Cu²⁺的吸附吸附符合Lagergren准一级动力学模式。5．对准二级动力学方程进行各种拟合发现，其误差均小于粒子内扩散方程和Lagergren准一级动力学的误差。通过误差分析，把分析结果按从大到小的顺序排列：粒子内扩散方程＞准一级动力学模式＞准二级动力学模式。由此可以证实浮萍对Pb²⁺，Cu²⁺，Mn²⁺的吸附过程最符合准二级动力学模式。

全文目录

目录  4-6
摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
第一章绪论  10-19
  1.1 重金属污染的来源与现状  10-11
  1.2 水体重金属污染的治理对策  11-13
  1.3 国内外植物修复进展  13-14
  1.4 植物修复的类型与方法  14-15
    1.4.1 植物修复的类型  14-15
    1.4.2 植物修复的方法  15
  1.5 植物对重金属的吸附机理  15-16
  1.6 植物修复技术的应用  16-18
    1.6.1 人工湿地技术  16-17
    1.6.2 氧化塘  17-18
  1.7 本文研究的内容、目的和意义  18-19
第二章研究方法  19-22
  2.1 主要实验仪器与试剂  19-20
  2.2 材料的制备  20
  2.3 吸附实验方法  20
  2.4 实验数据处理  20-22
第三章浮萍对重金属的吸附模式  22-33
  3.1 前言  22-24
  3.2 回归结果分析  24-27
  3.3 浮萍对重金属的等温吸附特性  27-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章植物对重金属的吸附动力学  33-43
  4.1 前言  33-34
  4.2 吸附动力学理论  34-42
    4.2.1 离子内扩散方程  34-37
    4.2.2 一级动力学方程  37-40
    4.2.3 准二级动力学方程  40-42
  4.3 本章小结  42-43
第五章结论  43-46
  5.1 结论  43-44
  5.2 存在问题与研究展望  44-46
参考文献  46-53
致谢  53
攻读学位期间发表的学术论文情况  53-54
学位论文评阅及答辩情况表  54

漂浮植物浮萍对Pb～（2+），Cu～（2+），Mn～（2+）的吸附特征的研究

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