皂角苷和柠檬酸去除污泥和高岭石中重金属的研究

发布时间：2017-09-16 10:30

  本文关键词：皂角苷和柠檬酸去除污泥和高岭石中重金属的研究

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【摘要】：为探究皂角苷和柠檬酸对重金属的去除过程和效果,本文以武汉市几家污水处理厂的污泥样品和吸附Cu/Zn的高岭石为研究对象,利用皂角苷和柠檬酸溶液对其进行提取,探讨两种提取剂的浓度(0-7%/0-2 mol/L)、pH(2-6)、振荡时间(0-48 h)、振荡温度(10、25、40℃)、提取次数(1-4次)对重金属去除率的影响,分析去除前后重金属的形态,结合去除过程中浸出液的pH以及红外光谱(FTIR)分析手段探究去除机理。主要研究结果如下:皂角苷溶液能够有效的去除污泥中的重金属,浓度增加,重金属去除率增加。pH的变化对Cu、Ni、Pb去除率的影响较小,而在pH减小到2时Zn的去除率明显增加;Zn需要经过48 h的振荡才能有较好的去除,而Cu、Ni、Pb在6-12 h便达到最大去除;增加温度,Cu的去除率下降而Zn的相反,温度变化对Ni和Pb的去除影响不大;经过4次提取,Cu、Ni、Pb、Zn的累积去除率最大能达到33%、76%、21%和39%。单次提取,柠檬酸对污泥中重金属的去除率大于皂角苷的,随着柠檬酸浓度的增加,重金属的去除率迅速增加到最大后开始下降;pH增加,Cu和Zn的去除率增加而Ni和Pb的相反;振荡在1-6 h便达到最大去除;温度增加,Cu的去除率增加而Ni、Pb和Zn的保持不变;4次提取后,Cu、Ni、Pb、Zn最大的累积去除率分别为64%、40%、79%和81%。皂角苷溶液去除高岭石上的重金属时,Cu和Zn的去除率随浓度的增加而增加,Cu和Zn的去除率最大能达到50%和49%;Cu和Zn的去除率均在低pH下较高;经过2 h的振荡,Cu和Zn即达到最大去除;Cu的去除效果在低温下较好,而温度变化对Zn的去除率影响不大。柠檬酸溶液去除高岭石上的Cu和Zn时,去除率随浓度、pH和时间的变化规律与污泥中Cu和Zn的一样,Cu和Zn的去除率最大能达到56%和49%;但随温度的变化,Cu的去除率保持不变而Zn去除效果在高温下较好。柠檬酸去除污泥和高岭石以及皂角苷去除高岭石中重金属后浸出液pH保持稳定,但皂角苷去除污泥中重金属后浸出液pH受去除条件影响较大,增加振荡时间、提高振荡温度、增加提取次数以及降低皂角苷溶液pH均能降低浸出液的pH。原始污泥样品中Cu以可氧化态和残渣态为主,Ni和Pb以残渣态为主,Zn以残渣态和酸溶态为主。皂角苷和柠檬酸去除污泥中重金属后,Cu和Ni以残渣态和可氧化态为主,Pb的酸溶态和可还原态的比例增加,皂角苷溶液处理后污泥中Zn的残渣态减少而柠檬酸溶液处理后Zn的残渣态增加。皂角苷与柠檬酸去除污泥中重金属时,相同位置特征峰强度发生变化但两种淋洗剂处理后特征峰强度变化程度不同,皂角苷与柠檬酸对高岭石层间结构以及与化学键结合的重金属均有去除。
【关键词】：皂角苷 柠檬酸 污泥 高岭石 重金属 去除
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 1 前言11-20
• 1.1 污泥的处置方式和重金属现状与危害11-12
• 1.2 重金属的去除及稳定化技术12-13
• 1.3 皂角苷在重金属污染修复中的应用13-16
• 1.3.1 皂角苷的特性13-14
• 1.3.2 皂角苷去除重金属的效果及影响因素14-16
• 1.3.3 皂角苷去除重金属的机理16
• 1.4 柠檬酸在重金属污染修复中的应用16-18
• 1.4.1 柠檬酸的特性16-17
• 1.4.2 柠檬酸去除重金属的效果及影响因素17-18
• 1.4.3 柠檬酸去除重金属的机理18
• 1.5 课题的提出与研究目的18-19
• 1.6 技术路线19-20
• 2 材料与方法20-25
• 2.1 实验材料20-23
• 2.1.1 污泥20-22
• 2.1.2 高岭石22-23
• 2.1.3 试剂23
• 2.2 实验方法23-25
• 2.2.1 去除实验23-24
• 2.2.2 重金属的形态测定24
• 2.2.3 红外光谱测定24-25
• 3 结果与分析25-71
• 3.1 皂角苷对污泥和高岭石中重金属的去除25-48
• 3.1.1 浓度的影响25-28
• 3.1.2 pH的影响28-32
• 3.1.3 时间的影响32-36
• 3.1.4 温度的影响36-39
• 3.1.5 提取次数的影响39-42
• 3.1.6 去除前后重金属形态的分布42-44
• 3.1.7 去除前后红外光谱特征44-47
• 3.1.8 小结47-48
• 3.2 柠檬酸对污泥和高岭石中重金属的去除48-71
• 3.2.1 浓度的影响48-52
• 3.2.2 pH的影响52-56
• 3.2.3 时间的影响56-60
• 3.2.4 温度的影响60-63
• 3.2.5 提取次数的影响63-66
• 3.2.6 去除前后重金属形态的分布66-68
• 3.2.7 去除前后红外光谱特征68-70
• 3.2.8 小结70-71
• 4 讨论71-73
• 5 结论73-75
• 参考文献75-83
• 硕士期间发表论文83-84
• 致谢84

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本文编号：862508