改性甘蔗渣对铅离子的吸附研究

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随着实业经济的迅猛发展,国民经济总值突飞猛进的同时,工业废水的排放也严重污染了生态环境,而其中最亟需治理的环境问题中就包括工业废水中重金属的污染问题。就现阶段,重金属废水处理常用的方法主要有电解法、溶剂萃取法、离子交换法、化学沉淀法、氧化还原法、膜分离法等。这些处理重金属污染的常用方法大部分都存在成本和操作方面的弊端以及二次污染的问题。而近些年,因为操作的简便性、环境的友好性以及原材料丰富等优点而备受关注的生物吸附法,愈来愈成为重金属污染处理的焦点。但是生物吸附剂也存在一些缺点,比如较低的吸附容量和废重金属的处理效率等。这引起了众多学着的关注,改性吸附剂的研宄成为近年来研宄的热点。  本实验主要是基于甘鹿渣进行化学改性,从而制备用来吸附污水中重金属铅离子的新型改性生物质吸附剂。本实验通过两种方法制备表面羧基化的改性甘鹿渣,每种方法均需要两步反应。在实验准备阶段,先将天然甘蔗渣进行搅拌粉碎处理,并用振动筛取得183^m孔径的甘蔗渣粉末。第一种改性方法是用环氧氯丙烷和亚氨基二乙酸与备好的甘蔗渣粉末进行改性反应,从而制备出低成本环境友好型的吸附剂,而KH550和氯乙酸是第二种改性方法的改性剂。改性后的甘鹿渣分别用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射能谱(XRD)以及热分析仪(TGA)进行表征。此外还要做一系列的吸附实验用于探宄改性甘鹿渣对污水中铅离子的的吸附能力,探宄实验中分别选取PH值、反应时间、反应温度和铅离子初始浓度作为实验变量。研究结果如下:  (1)通过扫描电镜、红外光谱、XRD以及热分析仪对改性甘鹿渣进行表征,结果表明改性后甘蔗渣比表面积增大,表面接入氨基和羧基官能团,结晶度以及热稳定性得到提升。  (2) pH值在4到6之间最有利于吸附反应的进行,当反应两小时之后吸附变达到饱和。  (4)动力学探究实验表明铅离子在改性甘蔗渣上的吸附行为最适合用准二级动力学模型来进行描述,吸附反应的速度主要受改性甘蔗渣表面的吸附活性位点数量的影响。  (5)用 Langmuir模型对改性甘蔗渣的等温吸附线进行拟合的相关系数R2在0.99以上,说明铅离子在改性甘鹿渣上的吸附主要是单分子层化学吸附。热力学探宄实验得出的结论表明此吸附过程是自发的放热反应。
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