改性稻壳灰对水中重金属铬和汞的吸附作用

发布时间：2017-09-12 02:11

  本文关键词：改性稻壳灰对水中重金属铬和汞的吸附作用

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【摘要】：在采矿,电镀,电池生产,冶金等许多行业所产生的废水中重金属汞、铬的含量较高。重金属汞、铬具有毒性大、生物富集作用强以及难降解等特点,针对这些含有重金属的废水许多工厂企业不恰当的处置处理方式导致了大量的土壤和水体污染事件时常发生。人类、环境和动植物的健康安全因为这些致癌性和毒性的存在隐藏着巨大的威胁。因此必须找到经济有效的办法来去除工业废水中的汞和铬,以便使水资源更好地为人类服务。传统的汞、铬废水去除方法成本高、操作较复杂。相比之下,生物吸附法是一种非常简便的方法,在操作上也很容易,成本也十分便宜,最终的吸附效果不弱于其他方法,最重要的是不产生二次污染,在去除水中的重金属方面生物吸附法逐渐受研究者们的关注,做为吸附领域的佼佼者被学者们关注着。实验中用农业废弃物的一种常见的生物质材料(稻壳烧制的稻壳灰)作为吸附过程所用的吸附剂,分别考察了通过改性后的稻壳灰对重金铬离子和汞离子的吸附效果。改性手段即：分别采用氢氧化钠和氢氟酸对稻壳灰进行改性处理,通过单因素及正交实验并研究改性稻壳灰作为吸附剂吸附含汞、含铬量较大的工业废水。稻谷在生产加工过程中产生的主要副产物就是稻壳,在全国尤其东北稻壳的产量很高,并且价格便宜,非常容易获得,同时高温煅烧后形成的稻壳灰具有很好吸附重金属功能。因此以稻壳灰作为吸附剂去除含铬、含汞量较大的工业废水中的重金属离子可以有效地实现以废治废的目的,在实际的污水处理工艺中这种方法具有一定的实际意义。通过基本的表征手段-比表面积测试发现：RHA/HF(经氢氟酸简单处理后的稻壳灰)的比表面积最大,RHA/NaOH(氢氧化钠简单处理后的稻壳灰)的比表面积次之,RHA(直接高温煅烧的稻壳灰)的比表面积最小,然后通过红外和X衍射表征手段最终确定选用RHA/HF作为最终的吸附剂进行吸附实验。在单因素的基础上进行正交实验。结果表明RHA/HF吸附含铬废水的最佳条件如下：调节溶液pH为5,稻壳灰的投加量为20 g/L,转速保持匀速且为120 r/min,吸附时间为120 min时,氢氟酸处理后的稻壳灰吸附铬达到最佳,处理废水中铬的初始浓度为5 mg/L时,最大的吸附效率可达到74.88%。同理,当溶液pH调节为6,稻壳灰的投加量为30g/L,转速保持匀速且为130 r/min,吸附时间为100 min时,RHA/HF吸附含汞废水的效果最好,当废水中汞的初始浓度为3 mg/L最大吸附效率可达到92.66%。在吸附机理研究方面,借助扫描电镜观察吸附前后稻壳灰的微观结构；采用红外光谱仪来分析吸附前后稻壳灰化学键的变化情况,以确定吸附作用的化学反应本质;利用X射线衍射光谱判断稻壳灰晶型结构以揭示稻壳灰生物吸附剂对铬离子及汞离子的吸附机理。结果表明,稻壳的组成成分是常见的纤维素类以及无定型二氧化硅；所以二氧化硅是稻壳灰的主要组成部分。综上所述,以稻壳灰作为吸附剂去除废水中的铬、汞离子实现了高效净化铬、汞废水的目标,是一种经济有效、无二次污染且极具工业推广价值的废水处理技术。
【关键词】：稻壳灰 吸附 铬 汞
【学位授予单位】：哈尔滨商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 课题背景11-14
• 1.1.1 铬对人体的伤害12-13
• 1.1.2 汞对人体的伤害13-14
• 1.2 铬、汞重金属废水的传统处理方法14-19
• 1.2.1 常见的除铬方法14-17
• 1.2.2 常见的除汞方法17-19
• 1.3 稻壳灰19-21
• 1.3.1 稻壳灰的组成及结构20
• 1.3.2 稻壳灰的应用20-21
• 1.4 实验研究思路21
• 1.5 实验内容21-22
• 2 改性稻壳灰的制备及表征22-29
• 2.1 实验药品与仪器22
• 2.1.1 实验仪器22
• 2.1.2 实验药品22
• 2.2 改性稻壳灰的制备22-23
• 2.3 稻壳灰的表征23-28
• 2.3.1 扫描电镜分析23-25
• 2.3.2 红外光谱分析25-26
• 2.3.3 X射线衍射分析26-27
• 2.3.4 氮气吸附脱附等温线27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 3 稻壳灰(RHA/HF)对含铬废水的吸附29-36
• 3.1 实验药品与仪器29
• 3.1.1 实验仪器29
• 3.1.2 实验药品29
• 3.2 废水中铬的检测方法与标准曲线的绘制29-30
• 3.2.1 废水中铬的检测方法29-30
• 3.2.2 铬标准曲线的绘制30
• 3.3 稻壳灰吸附含铬废水的单因素实验30-33
• 3.3.1 pH对铬离子的影响30-31
• 3.3.2 稻壳灰(RHA/HF)的投加量对铬离子的影响31-32
• 3.3.3 转速对铬离子的影响32
• 3.3.4 吸附时间对铬离子的影响32-33
• 3.4 稻壳灰(RHA/HF)吸附铬的正交实验33-35
• 3.5 本章小结35-36
• 4 稻壳灰(RHA/HF)对含汞废水的吸附36-43
• 4.1 实验药品与仪器36-37
• 4.1.1 实验仪器36
• 4.1.2 实验药品36-37
• 4.2 废水中铬的检测方法与标准曲线的绘制37
• 4.2.1 水样的检测方法37
• 4.2.2 标准曲线的绘制37
• 4.3 稻壳灰吸附含汞废水的单因素实验37-40
• 4.3.1 pH对汞离子的影响37-38
• 4.3.2 稻壳灰(RHA/HF)的投加量对汞离子的影响38-39
• 4.3.3 转速对汞离子的影响39
• 4.3.4 吸附时间对汞离子的影响39-40
• 4.4 稻壳灰(RHA/HF)吸附汞的正交实验40-42
• 4.5 本章小结42-43
• 5 吸附机理的探究43-46
• 5.1 扫描电镜分析43-44
• 5.2 红外光谱分析44-45
• 5.3 X射线衍射分析45
• 5.4 本章小结45-46
• 讨论46-47
• 结论47-48
• 参考文献48-53
• 附录53-54
• 攻读学位期间发表的学术论文54-55
• 致谢55

【参考文献】

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本文编号：834445