水中六价铬在改性玉米秸秆表面的吸附与还原研究

发布时间：2020-04-14 02:21

【摘要】：含铬废水每年的排放量巨大,其中的六价铬(Cr(VI))因具有致畸、致突变、致癌作用,而对生态系统有着极大的危害。在Cr(VI)废水治理中,以农业废弃物为吸附剂的生物吸附,具有快速有效、成本低廉的优点,应用潜力较大。随着研究的深入,学者们发现在生物质材料吸附Cr(VI)过程中还有Cr(VI)的还原转化发生,然而目前对于Cr(VI)在吸附过程中的还原特性和机理尚未完全明确。本文的主要研究内容与结果如下:本研究以玉米秸秆为原材料制备了一种改性玉米秸秆阴离子吸附剂,通过SEM、FTIR、XPS等仪器进行表征,发现改性玉米秸秆表面形貌纤维特征明显,基团以季铵基和羟基为主。Cr(VI)批吸附实验结果表明,在pH=4时Cr(VI)吸附量最大。吸附剂量的增加即会使Cr(Ⅵ)的去除率提高,也会使得吸附剂的吸附量下降。改性玉米秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附等温线符合Langmuir模型,理论吸附量为35.9 mg/g。Cr(Ⅵ)的吸附机理为CrO_4~(2-)与Cl~-发生离子交换。为了定量分析固相铬形态分布,建立了一种改性玉米秸秆上Cr(VI)与Cr(Ⅲ)的快速同步解吸方法:以2 mol/L H_3PO_4为解吸液,解吸液体积为20mL,在25℃、150rpm条件下解吸10min,总铬回收率可达95%。基于以上固相铬解吸方法,考察了pH、初始Cr(VI)浓度等因素对Cr(VI)的还原性能的影响,并通过吸附前后固相表征和液相产物分析对Cr(VI)还原机理进行探究。结果发现,pH越低越有利于Cr(VI)的还原,初始Cr(VI)浓度以及吸附剂量的提高均使Cr(VI)的还原量增加。Cr(VI)还原的动力学过程初始阶段符合零级反应模型,并计算出还原反应活化能为36.8 kJ/mol。Cr(VI)可能的还原机理:Cr(VI)先通过离子交换被吸附到改性玉米秸秆表面,部分Cr(VI)(30%)由附近的季铵基和羟基作为电子供体从而被还原为Cr(Ⅲ),而季铵基则被氧化为甲酸和硝酸根。生成的Cr(Ⅲ)大部分(55%)结合在吸附剂表面,剩余Cr(Ⅲ)则被释放入溶液中。最后,利用配水溶液以及实际电镀废水研究了改性玉米秸秆对Cr(VI)的柱吸附与还原特性。研究结果表明,高径比越大,Cr(VI)穿透时间越长而吸附容量更大。但随着流量和初始Cr(VI)浓度的增加,穿透时间显著缩短。在柱吸附过程中也会有Cr(VI)的还原现象发生,而且在初始阶段Cr(III)生成量最大。
【图文】：

环境水体

图 1.1 环境水体中 Cr(VI)与 Cr( Ⅲ )的 Eh-pH 分布水体中通常以两种氧化态存在，即 Cr(VI)与 Cr(Ⅲ)现在迁移性和生物化学性质两个方面。相比于 Cr(Ⅲ，因此具有很高的溶解性和迁移性，更容易被生物Cr(Ⅲ)是人体所必需的一种微量元素，存在于碳水化中，有助于胆固醇的分解与排泄以及胰岛素对葡萄 Cr(Ⅲ)过少，会导致糖类和脂类的代谢出现异常[14]着极为明显的毒性，，一方面是因为其有着较高的氧r(VI)通常以 CrO42-的形态存在，其结构与 SO42-或 P过相应的离子通道自由扩散至细胞膜内，从而影响(VI)因此也具有“三致”作用：致畸、致突变、致肤、呼吸道、眼睛及肠胃的损伤[15]。血红蛋白会在血红蛋白，干扰体内的氧化、还原与水解代谢。当)时，会因 Cr(VI)的快速渗透而导致溃疡。若摄入大量

反应釜,国药,玻璃

缓缓倒入 500 mL 三甲胺，在 80℃、150rpm 条秆用纱布过滤后分别经 1：1 乙醇和 0.1 mol/L 性后再 60℃干燥 24 h 即可[20]。图 2.2 为此改性表 2.2 主要使用试剂等级生产厂状） AR 国药集团化学试烷 AR 国药集团化学试 30%水溶液上海阿拉丁生化科 AR 国药集团化学试 AR 国药集团化学试 GR 国药集团化学试
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

【参考文献】