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农林废弃物对废水中Cr（Ⅵ）、Cu~（2+）、Zn~（2+）、Pb~（2+）的吸附特性研究

作　者: 官章琴
导　师: 金春姬
学　校: 中国海洋大学
专　业: 环境工程
关键词: 吸附剂松果重金属解吸红外光谱分析
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,我国重金属污染事件越来越多,严重影响人民群众的身心健康,国家环保局表示2010年中国将集中力量综合整治重金属污染问题。本研究以寻求廉价而有效的吸附剂为首要目的,以解决当前重金属废水治理方法中,能耗大,二次污染严重及成本高的问题。农林废弃物是农、林业生产和加工过程中产生的副产品,具有价格低、产量大、可再生、再生周期短、可生物降解、环境友好等诸多优点,是重要的生物质资源。但其利用量不足农林废弃物总量的50%,将农林废弃物用于处理工业废水,不仅能够降低废水污染,而且还能够充分利用可再生资源,做到以废治废,显著降低废水处理成本。本研究的主要内容分为以下四个部分：(1)选材试验：.从八种农林废弃物材料选出对Cr(Ⅵ)及总Cr去除效率高、有机物渗出量少(TOC)的吸附剂,并分析吸附剂的物化性质。(2)研究优选吸附剂对模拟废水中Cr(Ⅵ)的吸附及解吸特性,分别考查吸附剂粒径、溶液pH值、温度、Cr(Ⅵ)溶液初始浓度及吸附剂投加量对吸附效果的影响,分析吸附过程的动力学及热力学特征,并通过红外光谱分析吸附剂与Cr(Ⅵ)结合的机理。(3)研究优选吸附剂对模拟废水中Cu2+、Zn2+、Pb2+的吸附及解吸特性,分别考查溶液pH值、吸附剂投加量、反应时间、溶液初始浓度对吸附效果的影响,以及研究不同pH值溶液对达到吸附平衡吸附剂的解吸效果。(4)以实际电镀废水为吸附对象,检验优选吸附剂对实际电镀废水中重金属离子的去除效果。通过上述试验数据的归纳分析,得到以下结论：(1)选材试验结果表明：从八种农林废弃物中筛选出来的吸附剂为松果,松果粉末在反应条件(Cr(Ⅵ)初始浓度50mg/L、pH=2.0、温度30℃、吸附剂浓度2g/L、反应时间4h)下Cr(Ⅵ)的去除率为100%、总Cr去除率77.29%、有机物渗出量为26.01mg/L。(2) Cr(Ⅵ)吸附试验表明：松果粉末对Cr(Ⅵ)有非常好的吸附效果,在温度30℃、投加量3g/L、粒径120目、Cr(Ⅵ)浓度约50mg/L条件下,当pH值≤2时,只需约15min Cr(Ⅵ)去除率达到100%,pH=3时,反应2h去除率达80.6%。在试验条件下,吸附剂粒径越小、温度越高、pH值越低、投加量越大、Cr(Ⅵ)初始浓度越低越有利于Cr(Ⅵ)的去除。分别用Freundlich和Langmuir模型对吸附等温线进行拟合,发现Freundlich模型能更好地反映吸附过程特征。解吸试验表明松果粉末与铬的结合非常牢固,只有当pH≥11,Cr(VI)才出现少量解吸。红外光谱分析表明,与Cr相互作用的基团主要是氨基、羟基、羧基和硫酸基。(3) Cu2+、Zn2+、Pb2+的吸附试验表明：pH值为5-5.5,Cu2+、Pb2+、Zn2+初始浓度约为25mg/L时,吸附剂的最佳投加量分别为3、1.5和3g/L。用Lagergren准二级动力学方程拟合数据,具有非常高的相关性,R2均大于0.998。用Langmuir和Freundlich方程对吸附等温线进行拟合,具有良好的相关性,得出松果对Cu2+、Pb2+、Zn2+的最大吸附量分别为9.10、31.65和9.6mg/g。强酸是一种理想的Cu2+和Zn2+解吸剂。(4)通过对实际电镀废水的吸附实验表明：松果是一种良好的吸附材料,首先在条件pH=1.48、温度25℃、吸附剂投加量3g/L下吸附4h,Cr(Ⅵ)的去除率为100%；然后调节pH值至5.0、投加量5g/L、吸附时间1h,重金属离子浓度均达到污水一级排放标准(GB8978-1996)。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
0 前言  12-14
1 绪论  14-32
  1.1 农林废弃物的来源及利用现状  14-18
    1.1.1 农林废弃物的来源及危害  14-15
    1.1.2 农林废弃物的资源化利用现状  15-18
  1.2 重金属废水的研究现状及进展  18-28
    1.2.1 重金属废水的污染现状  18-19
    1.2.2 重金属废水的来源与危害  19-21
    1.2.3 重金属废水的治理方法及研究进展  21-25
    1.2.4 农林废弃物吸附重金属的研究进展  25-28
  1.3 课题的研究内容及意义  28-32
    1.3.1 课题的研究目的及意义  28-29
    1.3.2 课题的研究内容与技术路线  29-32
2 选材试验  32-38
  2.1 试验材料与方法  32-34
    2.1.1 试验材料  32-33
    2.1.2 试验方法  33-34
  2.2 结果与讨论  34-36
    2.2.1 溶液TOC的变化  34-35
    2.2.2 不同吸附剂对Cr(Ⅵ)及总Cr去除效果的比较  35-36
  2.3 松果的基本性质  36-38
3 松果对废水中Cr(Ⅵ)的吸附特性研究  38-53
  3.1 试验材料与方法  38-40
    3.1.1 主要仪器和试剂  38
    3.1.2 试验方法  38-40
  3.2 结果与讨论  40-51
    3.2.1 不同因素对Cr(Ⅵ)吸附效果的影响  40-44
    3.2.2 吸附热力学  44-46
    3.2.3 吸附动力学  46-48
    3.2.4 解吸试验  48
    3.2.5 傅立叶红外光谱分析  48-50
    3.2.6 吸附机理的探讨  50-51
  3.3 小结  51-53
4 松果对废水中Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)的吸附特性研究  53-65
  4.1 试验材料与方法  53-54
    4.1.1 主要仪器及试剂  53
    4.1.2 试验方法  53
    4.1.3 pH值对吸附效果的影响  53
    4.1.4 吸附剂投加量对吸附效果的影响  53-54
    4.1.5 吸附动力学  54
    4.1.6 吸附等温线  54
    4.1.7 解吸试验  54
    4.1.8 分析方法  54
  4.2 结果与讨论  54-63
    4.2.1 溶液pH对吸附效果的影响  54-55
    4.2.2 吸附剂投加量对吸附效果的影响  55-57
    4.2.3 吸附动力学试验  57-60
    4.2.4 等温吸附试验  60-63
    4.2.5 解吸试验  63
  4.3 小结  63-65
5 松果对实际电镀废水的应用  65-67
6 结论与建议  67-70
  6.1 结论  67-68
  6.2 建议  68-70
参考文献  70-75
感谢  75-76
个人简介  76
发表的学术论文  76

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