改性松針對(duì)廢水中染料及重金屬離子的脫除研究.pdf

1、工業(yè)廢水的排放對(duì)環(huán)境造成污染是長(zhǎng)期以來(lái)困擾世界各國(guó)的一大難題。印染工業(yè)廢水中所含有的某些難降解化合物和重金屬離子具有強(qiáng)烈的致癌、致畸、致突變效應(yīng)，已經(jīng)對(duì)人類的生存環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。本文擬以分布廣泛的農(nóng)林廢棄物松針為原料，通過(guò)預(yù)處理改性的辦法，探索出一條有效的低成本印染廢水處理技術(shù)。
　　 對(duì)松針的預(yù)處理主要是采用氣體膨脹液體萃取(Gas-expanding-liquids，GXLs)技術(shù)提取松針中具有天然活性的有效成

2、分后，對(duì)萃余物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和表征發(fā)現(xiàn)，萃余物是以木質(zhì)素和纖維素為主的多孔性材料，比表面積1.81m2·g-1；表面荷負(fù)電。GXLs處理的松針吸附劑(以下簡(jiǎn)稱GXLsp)對(duì)廢水中陽(yáng)離子染料的吸附效果最好。
　　 本文首先就GXLsp對(duì)廢水中陽(yáng)離子染料亞甲基藍(lán)(methylene blue，MB)和堿性紫14(Basic Violet14，BV14)的吸附性能進(jìn)行了研究，分別考察了吸附劑用量、吸附時(shí)間、溶液pH值和初始濃度等因素對(duì)

3、吸附的影響。在293K時(shí)，GXLsp對(duì)MB和BV14的平衡吸附量分別為0.269和0.267mmol·g-1，脫除率分別為82.5％、90.7％。
　　 熱力學(xué)研究表明，利用Redlich-Peterson三參數(shù)等溫方程能夠較好的描述GXLsp對(duì)MB和BV14的吸附熱力學(xué)性能；在293K～313K范圍內(nèi)，Gibbs自由能變化△G0分別為-28.41～-31.31kJ·mol-1和-26.60～-29.39kJ·mol-1，表明吸

4、附過(guò)程是以化學(xué)吸附為主的自發(fā)過(guò)程；同時(shí)計(jì)算得到了GXLsp對(duì)吸附MB和BV14的吸附等溫方程。
　　 動(dòng)力學(xué)研究表明，GXLsp對(duì)MB和BV14的吸附動(dòng)力學(xué)均符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程；吸附過(guò)程由膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散聯(lián)合控制；同時(shí)計(jì)算得到了在研究條件下GXLsp對(duì)MB和BV14的吸附動(dòng)力學(xué)方程。
　　 競(jìng)爭(zhēng)吸附實(shí)驗(yàn)表明，在混合吸附體系中MB和BV14之間存在競(jìng)爭(zhēng)吸附，競(jìng)爭(zhēng)吸附能力相近?；旌象w系中，GXLsp對(duì)MB和BV14的平衡

5、吸附量均比單一染料組份存在時(shí)低，吸附等溫線均低于單一組份時(shí)的吸附等溫線。
　　 其次，該文就GXLsp對(duì)重金屬離子Cu2+和Pb2+的吸附性能進(jìn)行了研究。在293K時(shí)，GXLsp對(duì)Cu2+和Pb2+的平衡吸附量分別為0.566、0.336mmol·g-1，脫除率分別為67.5％、96.3％。
　　 熱力學(xué)研究表明，Koble-Corrigan三參數(shù)等溫方程能夠更好地描述GXLsp對(duì)Cu2+和Pb2+的吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果。吸附的

6、Gibbs自由能變化△G0為-17.77～-23.04kJ·mol-1、吸附的焓變、熵變均大于零，吸附過(guò)程是以化學(xué)吸附為主的自發(fā)過(guò)程，升高溫度有利于吸附的進(jìn)行。同時(shí)還計(jì)算得到了在研究條件下，GXLsp對(duì)Cu2+和Pb2+的吸附熱力學(xué)方程。
　　 吸附動(dòng)力學(xué)研究表明，GXLsp對(duì)Cu2+和Pb2+的吸附動(dòng)力學(xué)均符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程；吸附過(guò)程由膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散聯(lián)合控制。獲得在研究條件下GXLsp對(duì)Cu2+和Pb2+的吸附動(dòng)力學(xué)方程

7、。
　　 同時(shí)研究了Cu2+和Pb2+之間的競(jìng)爭(zhēng)吸附，結(jié)果表明：GXLsp對(duì)Cu2+和Pb2+的吸附量均下降，但對(duì)金屬離子的總吸附量無(wú)顯著變化；GXLsp對(duì)Pb2+的吸附親和力大于Cu2+。
　　 第三，為進(jìn)一步優(yōu)化GXLsp固定床吸附的工藝條件，分別就MB和BV14、Cu2+和Pb2+溶液的進(jìn)料流速、濃度及床層高度等因素對(duì)吸附穿透曲線的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，利用Thomas方程可以較好地描述GXLsp對(duì)MB和BV1

8、4、Cu2+和Pb2+的動(dòng)態(tài)吸附行為；用BDST模型預(yù)測(cè)不同床層高度時(shí)的理論穿透時(shí)間和吸附飽和時(shí)間均與實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)一致。在c/c0≤0.5范圍內(nèi)，Yoon-Nelson模型可以很好地描述不同進(jìn)料流速和濃度條件下吸附劑的動(dòng)態(tài)吸附行為。
　　 利用冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、X-射線衍射、熱重分析、比表面積分析儀和紅外光譜等現(xiàn)代分析技術(shù)對(duì)GXLsp進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，較全面地研究了GXLsp吸附MB和BV14、Cu2+和Pb2+前后的微觀結(jié)構(gòu)