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生物吸附剂改性松树皮吸附水溶液中Cu~（2+）的性能研究

作　者: 邹婷
导　师: 孙亚兵
学　校: 南京大学
专　业: 环境工程
关键词: 松树皮皂化改性最佳吸附条件吸附热力学吸附动力学吸附机理
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

含重金属离子的废水未经处理排放到水体中造成的有害重金属污染已经成为了重要的环境问题之一,铜离子是主要的污染物之一,来源于电镀、采矿、冶炼和金属加工等行业。本论文采用松树皮作为原料,对其进行改性制备出了具有很高吸附效率的目标产物,并以该改性松树皮作为吸附剂进行了吸附水溶液中Cu2+的性能研究。首先,进行了最佳改性方法的研究。以原始松树皮作为吸附剂测定了不同浓度下的最大吸附量,发现Cu2+的去除率最高也只有57%,故需要对松树皮进行改性以提高其吸附能力。采用了9种改性方法处理原始松树皮粉末,以得到不同产物分别作为吸附剂,分别在相同的实验条件下吸附Cu2+,测定吸附容量,即可得到最佳改性方法。发现通过皂化改性可以很好的提高吸附性能,而通过酸化改性后会降低松树皮的吸附能力,用弱酸性有机溶剂作为改性剂,则对松树皮的吸附性能影响不大。其次,进行了最佳吸附实验条件的研究。以皂化改性松树皮得到的产物为吸附剂吸附水溶液中的Cu2+,分别对溶液初始pH值、吸附剂颗粒大小、反应温度、吸附剂用量、吸附时间以及溶液初始浓度进行了单因素实验,可以得出最佳吸附条件。对于不同浓度的Cu2+溶液,最适pH值都为5,最佳吸附剂粒径都为0.05mam,最适反应温度都为20-C,吸附平衡时间都为120min,但吸附剂用量随着初始浓度的不同而有所改变,当Cu2+与吸附剂的质量比在80-100mg/g范围内时,吸附剂用量最省又可以获得最大去除率。再次,对吸附过程进行了热力学和动力学分析。在上述条件实验的基础上进一步进行了热力学和动力学实验,采用了Langmuir、Freundlich和Temkin吸附等温式对实验数据进行拟合,通过比较线性相关系数和计算得到的最大吸附量可知,该吸附过程符合Langmuir吸附模型。分别采用了一级动力学模型、二级动力学模型、Elovich模型、intraparticle diffusion模型对不同浓度的时间和吸附量实验数据进行了拟合,通过对比线性相关系数以及各模型的参数,得出了吸附过程符合二级反应动力的结论。最后,通过吸附剂的表征进而探讨了吸附机理。通过扫描电镜分析,了解了原始松树皮、改性后松树皮以及发生吸附反应后的改性松树皮各自的表面形态及特点,通过红外光谱分析了解了吸附过程中吸附剂表面起重要的作用的活性官能团的种类。在此分析的基础上探讨了吸附机理,认为主要是离子交换反应起主导作用。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-29
  1.1 水体中重金属的来源、污染现状及危害  9-11
  1.2 重金属铜的来源及其危害  11-12
    1.2.1 重金属铜的来源  11
    1.2.2 重金属铜的危害  11-12
  1.3 常用的重金属废水处理方法  12-18
    1.3.1 化学法  12-14
    1.3.2 物理化学法  14-16
    1.3.3 生物法  16-18
  1.4 生物吸附技术在重金属废水处理中的研究进展  18-23
    1.4.1 生物吸附剂概述  18-21
    1.4.2 生物吸附机理  21-22
    1.4.3 生物吸附的影响因素  22-23
    1.4.4 改性纤维类吸附剂在重金属去除中的应用  23
  1.5 课题研究的主要内容及意义  23-24
    1.5.1 课题研究意义  23-24
    1.5.2 课题研究内容  24
  参考文献  24-29
第二章实验材料与方法  29-33
  2.1 实验仪器与药品  29-30
    2.1.1 实验原料及试剂  29
    2.1.2 实验仪器  29-30
  2.2 试验方法  30-32
    2.2.1 吸附剂的改性及表征  30-31
    2.2.2 影响因素的研究  31-32
    2.2.3 吸附热力学和动力学研究  32
    2.2.4 吸附机理探讨  32
  2.3 小结  32-33
第三章改性松树皮的制备及表征  33-41
  3.1 引言  33
  3.2 松树皮的改性  33-36
    3.2.1 改性吸附剂对Cu~(2+)吸附效果分析  34-35
    3.2.2 改性机理分析  35-36
  3.3 改性松树皮的表征  36-39
    3.3.1 原始松树皮表面分析  36-37
    3.3.2 改性松树皮表面分析  37-38
    3.3.3 吸附反应后改性松树皮表面分析  38-39
  3.4 小结  39
  参考文献  39-41
第四章改性松树皮吸附重金属Cu~(2+)的性能研究  41-60
  4.1 引言  41-42
  4.2 改性松树皮吸附Cu~(2+)的影响因素  42-47
    4.2.1 pH的影响  42-43
    4.2.2 吸附剂粒径的影响  43
    4.2.3 吸附剂用量的影响  43-44
    4.2.4 吸附时间及初始浓度的影响  44-45
    4.2.5 反应温度的影响  45-47
  4.3 吸附热力学模型  47-49
  4.4 吸附动力学模型  49-53
  4.5 红外光谱分析  53-54
  4.6 吸附机理研究  54-57
  4.7 小结  57
  参考文献  57-60
第五章结论与展望  60-62
  5.1 实验结论  60-61
  5.2 问题与展望  61-62
附录:攻读硕士学位期间取得的成果  62-63
致谢  63-64

生物吸附剂改性松树皮吸附水溶液中Cu~（2+）的性能研究

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