生物炭基吸附剂的制备及其对Pb 2+ 和Cu 2+ 的吸附性能研究

发布时间：2023-04-06 21:40

　　本研究选择花生壳生物炭作为吸附Pb²⁺和Cu²⁺的基础材料并分析其吸附性能。为制备吸附性能更佳的花生壳生物炭,研究中采用高锰酸钾对其进行改性。鉴于改性前后吸附重金属的花生壳生物炭粉难以与水分离,本课题进一步聚焦于生物炭固定化吸附剂的研究。以Ca²⁺为交联剂,采用海藻酸钠(SA)凝胶包埋法对花生壳生物炭粉进行固定化,首先通过考察凝胶球的成球性、包埋炭粉效果和机械性能等,选出合适的海藻酸钠浓度、氯化钙质量分数、搅拌交联时间和小球粒径;再通过研究其对Pb²⁺和Cu²⁺的吸附效果,优选出最佳生物炭包埋量和鼠李糖脂加入量;从而在最优条件下制备吸附性能优良的固定化高锰酸钾改性生物炭的双改性凝胶球。本研究使用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和X射线粉末衍射仪(XRD)等对花生壳生物炭基吸附剂的表面形貌、官能团以及结构等理化性质进行表征;通过批量实验考察溶液pH值、吸附剂投加量、Pb²⁺和Cu²⁺初始质量浓度、吸附时间对生物...

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 水体重金属污染
        1.1.1 水体重金属污染物的来源
        1.1.2 重金属污染物的特征
        1.1.3 水体重金属污染的危害
    1.2 重金属废水的处理
        1.2.1 重金属废水的常用处理方法
        1.2.2 吸附法相比其他方法的应用前景
    1.3 生物炭基吸附剂的主要成分简介
        1.3.1 生物炭
        1.3.2 海藻酸钠
        1.3.3 表面活性剂鼠李糖脂
    1.4 影响吸附剂吸附水中重金属的因素
    1.5 等温吸附模型和吸附动力学模型
        1.5.1 等温吸附模型
        1.5.2 吸附动力学模型
    1.6 课题研究目的、意义、内容和创新点
        1.6.1 课题来源
        1.6.2 研究目的和意义
        1.6.3 研究内容与技术路线
        1.6.4 创新点
第二章 实验材料和方法
    2.1 实验材料与仪器
        2.1.1 主要实验试剂
        2.1.2 Pb²⁺和Cu²⁺的储备液配制和标线绘制
        2.1.3 主要实验仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 花生壳生物炭对Pb²⁺和Cu²⁺的吸附实验
        2.2.2 高锰酸钾改性花生壳生物炭对Pb²⁺和Cu²⁺的吸附实验
        2.2.3 固定化生物炭凝胶球对Pb²⁺和Cu²⁺的吸附实验
    2.3 实验数据处理
第三章 花生壳生物炭对Pb²⁺和Cu²⁺的吸附研究
    3.1 花生壳生物炭的表征
        3.1.1 pH值
        3.1.2 扫描电镜(SEM)分析
        3.1.3 傅里叶红外光谱(FTIR)分析
        3.1.4 X射线衍射(XRD)分析
    3.2 影响因素分析
        3.2.1 溶液pH
        3.2.2 生物炭投加量
        3.2.3 初始重金属离子质量浓度
        3.2.4 吸附时间
    3.3 吸附等温线和吸附动力学分析
        3.3.1 等温吸附模型
        3.3.2 吸附动力学模型
    3.4 本章小结
第四章 高锰酸钾改性生物炭对Pb²⁺和Cu²⁺的吸附研究
    4.1 高锰酸钾改性生物炭的表征
        4.1.1 pH值
        4.1.2 扫描电镜(SEM)分析
        4.1.3 傅里叶红外光谱(FTIR)分析
        4.1.4 X射线衍射(XRD)分析
    4.2 影响因素分析
        4.2.1 溶液pH
        4.2.2 改性生物炭投加量
        4.2.3 初始重金属离子质量浓度
        4.2.4 吸附时间
    4.3 吸附等温线和吸附动力学分析
        4.3.1 等温吸附模型
        4.3.2 吸附动力学模型
    4.4 生物炭改性前后吸附效果比较
    4.5 本章小结
第五章 固定化生物炭凝胶球对Pb²⁺和Cu²⁺的吸附研究
    5.1 双改性凝胶球的表征
        5.1.1 双改性凝胶球的扫描电镜分析
        5.1.2 双改性凝胶球的傅里叶红外光谱分析
    5.2 弱影响凝胶球吸附的制备条件优化
        5.2.1 海藻酸钠浓度
        5.2.2 CaCl2 质量分数
        5.2.3 凝胶球搅拌交联时间
        5.2.4 凝胶球粒径
    5.3 强影响凝胶球吸附的制备条件优化
        5.3.1 干燥
        5.3.2 生物炭粉固定量
        5.3.3 鼠李糖脂
    5.4 双改性凝胶球的吸附影响因素分析
        5.4.1 重金属溶液的初始质量浓度
        5.4.2 吸附时间
    5.5 双改性凝胶球等温吸附与吸附动力学分析
        5.5.1 等温吸附模型
        5.5.2 吸附动力学模型
    5.6 双改性凝胶球的再生性能分析
        5.6.1 双改性凝胶球的分离性
        5.6.2 双改性凝胶球的解吸再生结果与分析
    5.7 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录 ：攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3784465