改性板栗內(nèi)皮對水溶液中Pb2+和Cd2+的吸附與解析研究.pdf

1、本文針對板栗內(nèi)皮作為吸附劑處理重金屬過程中出現(xiàn)的問題，作了如下處理:(1)尋找合適的脫除板栗內(nèi)皮色素的提取溶劑及考察影響脫除色素的因素和最優(yōu)工藝;(2)通過改性的手段（如:酸性甲醛、順丁烯二酸、輻照、改性劑-輻照雙重改性等方法）使脫除色素后的板栗內(nèi)皮能夠達(dá)到有效去除水溶液中Pb2+和Cd2+的目的;(3)應(yīng)用吸附熱力學(xué)與動力學(xué)模型進(jìn)行擬合;(4)考察了影響改性板栗內(nèi)皮吸附Pb2+和Cd2+吸附率的因素，如溫度、pH值、吸附時間、金屬離子

2、初始濃度、吸附劑投加量等，應(yīng)用響應(yīng)面試驗，尋找改性板栗內(nèi)皮吸附Pb2+和Cd2+的最優(yōu)條件;(5)消化試驗驗證改性板栗內(nèi)皮對Pb2+和Cd2+的實際吸附能力;(6)用不同無機(jī)酸對吸附Pb2+和Cd2+的板栗內(nèi)皮進(jìn)行解析，找到合適解析劑，對重金屬離子進(jìn)行富集回收。具體結(jié)果如下:
　　色素的提取溶劑:NaOH溶液比乙醇、Na2CO3能夠更好的將板栗內(nèi)皮中的色素類物質(zhì)提取出去。通過正交試驗得出:對色素提取率的影響大小次序為料液比＞溫度＞

3、提取次數(shù)＞提取時間，最優(yōu)組合為料液比1∶80、溫度70℃、提取時間5h、提取次數(shù)2次，此條件下板栗內(nèi)皮色素提取率可達(dá)到14.07％。
　　脫色板栗內(nèi)皮對重金屬Pb2+和Cd2+的吸附率比天然板栗內(nèi)皮的吸附率分別低12.62％和22.79％，通過順丁烯二酸、酸性甲醛、輻照、輻照-順丁烯二酸、輻照-酸性甲醛改性處理后吸附結(jié)果表明，0.5mol/L順丁烯二酸對NaOH脫色板栗內(nèi)皮進(jìn)行改性較其他改性方法可有效提高對重金屬Pb2+和Cd2+

4、的吸附率。
　　改性板栗內(nèi)皮對Pb2+和Cd2+的吸附能夠更好的擬合Langmuir模型，對Pb2+和Cd2+的最大吸附量分別為52.91mg/g和51.28mg/g。溫度升高利于吸附的進(jìn)行，表明吸附為化學(xué)吸熱過程;熱力學(xué)參數(shù)說明吸附水中重金屬Pb2+和Cd2+的過程是自發(fā)的、吸熱和體系無序性增加，焓變說明吸附機(jī)理為氫鍵力、偶極間力作用。改性板栗內(nèi)皮對Pb2+和Cd2+的吸附動力學(xué)擬合更符合擬二階動力學(xué)模型，分別達(dá)到0.9999和

5、0.9997。
　　單因素試驗表明:改性板栗內(nèi)皮對Pb2+和Cd2+的吸附pH范圍較廣，隨著pH的增大吸附率增大顯著;在0.5～1h范圍內(nèi)，對Pb2+和Cd2+吸附率均在90％以上，為快速吸附階段;對Pb2+吸附在5h之后吸附率上升趨于平緩，對Cd2+吸附率在5h達(dá)到最高，在6h之后下降;在濃度相同的前提下，吸附率隨投加量的增加而增大，吸附容量隨著投加量的增加卻下降顯著，為了盡可能高效的利用吸附劑，故在Pb2+40mg/L，Cd2

6、+30mg/L的模擬廢水環(huán)境條件下選擇投加量為4g/L;當(dāng)初始濃度低時，Pb2+和Cd2+能夠充分與改性吸附劑接觸，所以吸附效率較高，吸附容量增加較大;但隨著初始濃度的增加而吸附位點(diǎn)逐步飽和，吸附率較低。
　　響應(yīng)面試驗獲得改性板栗內(nèi)皮吸附Pb2+最優(yōu)條件:吸附時間為5.72h，吸附溫度為59.23℃，溶液pH為6.16，吸附Cd2+的最優(yōu)條件:吸附時間為4.43h，吸附溫度為55.99℃，溶液pH為6.06。對Pb2+和Cd2+

7、的最高吸附率為99.76％和98.90％。
　　消化試驗證明，改性板栗內(nèi)皮與天然板栗內(nèi)皮相比較，改性板栗內(nèi)皮可以有效的吸附水溶液中重金屬Pb2+和Cd2+。
　　選擇HCL作為吸附著Pb2+的板栗內(nèi)皮的解析劑，解析條件0.2 mol/L HCL，解析溫度為30℃，時間為2h，解析兩次，解析率最大為94.3924％，濃度為23.51mg/L;選擇H3PO4作為吸附著Cd2+的板栗內(nèi)皮的解析劑，解析條件0.2 mol/L H3P