平菇改性生物吸附剂对六价铬的吸附性能研究

发布时间：2019-07-17 20:51

【摘要】：本研究采用平菇作为原料来制备了两种类型不同的吸附剂(MPOD和CMPOD)用于去除水溶液中的Cr(VI)离子。用酒石酸改性平菇粉末制成新型吸附剂(MPOD),用于去除水溶液中的六价铬。相比改性前的平菇粉末吸附剂(POD),改性之后的平菇对六价铬的去除效率是改性之前的2-2.5倍。傅立叶转换红外光谱仪以及X射线光电能谱仪的分析数据可知,羧基(COOH-)和氨基(NH3-)在吸附剂结合六价铬的过程中起着重要的作用,为主要作用官能团。本研究的批量实验探索了改性平菇吸附剂的特性以及对六价铬的吸附性能。结果表明,p H=2.0时是MPOD对六价铬吸附的最适宜的初始p H值,此时的最大吸附量可达到99.66 mg/g。热力学实验表明酒石酸改性平菇吸附剂对水溶液中六价铬的吸附过程是自发进行的吸热反应,其吸附机理主要包括静电吸附和络合作用。改性平菇粉末吸附剂具有制备简单,对水溶液中六价铬去除效率高等优点。(第2章)继而,采用壳聚糖将上述酒石酸改性平菇粉末吸附剂固定化,制成一种廉价且高效的壳聚糖-平菇凝胶小球(CMPOD)生物吸附剂,并对其进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDX)、傅里叶红外光谱(FTIR)、Zeta表面电位等表征分析。扫描电镜展现了材料粗糙的表面结构,能谱分析充分证明了Cr(VI)离子被吸附于材料表面。傅立叶转换红外光谱仪的数据分析可知氨基(NH3-)在吸附剂结合六价铬的过程中起着重要的作用,为主要作用官能团。通过测定zeta电位计算出凝胶小球的p HPZC为6.02。改性并制成的凝胶小球材料的吸附量显著,对六价铬离子最大吸附量可达196.83mg/g。批量实验研究了CMPOD对六价铬的吸附性能,准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型更加符合实验中材料对Cr(VI)离子的吸附行为,热力学实验表明CMPOD对水溶液中六价铬的吸附过程是自发进行的吸热反应。(第3章)
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图片说明： 图 1.1 纤维素、半纤维素及木质素单体的分子结构图Figure 1.1 Molecular structure of cellulose, hemicellulose and lignin聚糖素(C8H13O5N)n，又名几丁质、甲壳质，是一种含氮多糖类物等甲壳的重要成分。壳聚糖（分子链如图 1.2 所示）是甲壳素，在自然环境中含量很高，是一种天然聚氨基葡萄糖线型高分定型半透明状固体，溶于酸，不溶于水和碱，也不溶于一般的有身无毒无味，又具有良好的耐腐蚀性，广泛应用于食品领域，稠剂、保鲜剂、吸附剂等。微观下研究壳聚糖的分子组成发现壳聚糖分子内及分子间，其分子链中又有大量基团，如羟基、基等，这些基团呈电负性，可溶于大多数无机酸，如稀盐酸、元醇中的溶解性相当好，但不溶于稀硫酸、磷酸。完全溶解的体溶液，是一种透明的壳聚糖盐胶体，形成典型的亲水胶体体糖对重金属的吸附作用主要依靠分子链中的氨基和羟基等活吸附重金属离子过程中壳聚糖分子链中的氢键与重金属离子结
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图片说明： 图 1.2 壳聚糖分子链Figure 1.2 Chitosan molecular chain1.6.2 研究意义以及指导思想中国是世界上铬渣排放量最大的国家，而六价铬又具有极强的生物毒性，是强致癌物，易于在生物和人类体内蓄积，诱发肺癌等疾病，进而致人死亡。近几十年来，生物技术作为一种新兴的废水处理技术，特别是在处理含低浓度重金属废水的处理中，有着极其广泛的发展前景并且取得了良好的效果。藻类、细菌、真菌、农林废弃物等吸附重金属的研究已有相当多的报道，大型食用真菌平菇吸附重金属六价铬的研究相对较少，近年来，大型食用真菌平菇以其优越的特点，越来越进入人们的视线。且平菇作为重金属吸附剂材料来源非常广泛。本研究选用平菇和壳聚糖为原料，，用于对重金属 Cr(VI)的吸附，具有实际的意义。天然吸附剂为保证良好的吸附性能，在使用之前要进行洗涤以去除杂质，有时为了使其有更好的吸附能力，还需对其进行物理化学等各种修饰处理。平菇天然生物吸附剂也是如此，实践也证明了其有效性。生物吸附剂的预处理主要表现
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O647.33

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本文编号：2515627