改性纤维素对废水中重金属离子的吸附性能研究

发布时间：2017-06-10 20:02

  本文关键词：改性纤维素对废水中重金属离子的吸附性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本实验通过改性微晶纤维素制备了三种重金属离子吸附剂,分别为马来酸酐改性吸附剂(Cell-MA)、2,2,6,6-四甲基哌啶(TEMPO)氧化体系两步氧化改性吸附剂(Cell-O2)及Cell-O2后续在1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)催化下进行与甘氨酸(Gly)反应的改性吸附剂(Cell-O-Gly),深入研究三种改性纤维素对Cu2+及Cell-O-Gly对六价铬的吸附作用。本实验通过正交实验测定出Cell-MA、Cell-O2与Cell-O-Gly的最佳合成条件。Cell-MA最佳合成条件为14g MA,反应时间为3h,反应温度100℃,此时接枝率为4.42%。由于Cell-O2为两步氧化,故其最佳合成条件为:第一步氧化,反应时间为10小时,反应温度40℃,此时接枝率为羧基含量为0.425mmol/g。第二步氧化,Cell-O2的羧基含量最高为0.593mmol/g,最佳条件为Na Cl O2浓度1%,反应时间24h,反应温度30℃。Cell-O-Gly最佳合成条件为为EDS/NHS活化时间2h,氨基酸用量为16g,反应时间为24h,此时氮含量为4.71‰。本实验采用铜单质粉末溶于硝酸,配置模拟工业含铜废水,并通过电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定吸附前后铜离子浓度,并根据公式计算出改性纤维素的吸附容量。实验通过改变温度、p H值、吸附剂用量来确定吸附条件对吸附量的影响,根据公式计算了相应的静态吸附容量。研究了其吸附动力学拟合的准一级动力学模型和准二级动力学模型,最后拟合了两种吸附等温线。结果表明,三种吸附剂对铜离子的吸附量会随温度升高而升高、会随吸附剂的投加量的升高而减小,Cell-MA、Cell-O-Gly对铜离子的吸附量随p H升高而升高,Cell-O2在p H=4左右时,吸附量达到最大。Cell-MA的吸附行为符合准一级动力学模型,Cell-O2、Cell-O-Gly的吸附行为符合准二级动力学模型,通过研究可知,三种吸附剂均符合langmuir吸附等温线。研究了Cell-O2的解吸行为,在0.5mol/L的HCl溶液中,120min后其解吸结束,通过实验发现其解吸-吸附次数为3次时,解吸率为57.6%。通过重铬酸钾配置模拟工业含铬废水,并研究了Cell-O-Gly对六价铬的吸附行为,实验通过改变温度、p H值来确定吸附条件对吸附量的影响,根据公式计算了相应的静态吸附容量。研究了其吸附动力学拟合的准一级动力学模型和准二级动力学模型,并拟合了两种吸附等温线。实验结果为随着温度升高,Cell-O-Gly对六价铬的吸附量会先升高后下降、在p H=4左右时,吸附量最小。Cell-O-Gly的吸附行为符合准二级动力学模型,通过对其吸附等温线拟合可知,其符合langmuir吸附等温线。
【关键词】：微晶纤维素 改性 吸附 重金属离子 水净化
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O647.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 重金属废水的危害及其处理技术11
• 1.2 纤维素的结构及改性方法11-15
• 1.2.1 纤维素结构11-12
• 1.2.2 纤维素预处理方法综述12-14
• 1.2.3 纤维素的改性方法综述14-15
• 1.3 改性纤维素吸附法在重金属废水处理中的应用现状15-17
• 1.4 本课题研究的目的和意义17
• 1.5 本课题研究的主要内容17-19
• 1.5.1 纤维素基吸附剂的制备与表征17-18
• 1.5.2 纤维素基吸附剂对废水中重金属离子的吸附研究18-19
• 第2章 纤维素基吸附剂的制备及表征19-31
• 2.1 材料和方法19-23
• 2.1.1 实验材料19-20
• 2.1.2 实验方法20-23
• 2.2 结果与讨论23-30
• 2.2.1 纤维素改性反应机理23-26
• 2.2.2 Cell-MA最佳合成条件26-27
• 2.2.3 Cell-O2最佳合成条件27-28
• 2.2.4 Cell-O-Gly最佳合成条件28-29
• 2.2.5 红外光谱分析29
• 2.2.6 氮气吸附分析29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第3章 改性吸附剂对铜离子吸附实验31-56
• 3.1 材料和方法31-35
• 3.1.1 实验材料31
• 3.1.2 实验方法31-35
• 3.2 结果与分析35-54
• 3.2.1 Cell-MA对铜离子的吸附性能35-42
• 3.2.2 Cell-O2对铜离子的吸附性能42-49
• 3.2.3 Cell-O-Gly对铜离子的吸附性能49-54
• 3.3 本章小结54-56
• 第4章 改性吸附剂Cell-O-Gly对六价铬吸附实验56-64
• 4.1 材料和方法56-58
• 4.1.1 实验材料56
• 4.1.2 实验方法56-58
• 4.2 结果与分析58-63
• 4.2.1 吸附动力学58-59
• 4.2.2 等温吸附线59-61
• 4.2.3 温度的影响61-62
• 4.2.4 pH的影响62-63
• 4.3 本章小结63-64
• 第5章 结论与展望64-66
• 5.1 全文总结64-65
• 5.2 建议与展望65-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果69-70
• 致谢70

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