花生壳与麦饭石的改性及吸附性能研究

发布时间：2020-08-12 14:36

【摘要】：随着金属行业的生产及消费的扩大,含有大量重金属离子的污水排入水体。这些有毒金属化合物的存在不仅会造成严重的环境污染,还会造成全球人类疾病。活性炭作为高效的吸附剂被广泛应用于含重金属污染物的废水处理。然而,由于再生困难,回收率低和成本高,限制了活性炭的进一步应用。从而提出利用农林废弃物花生壳和天然矿物麦饭石的特点,通过对二者进行化学改性及吸附性能研究,以期获得低价、高效、稳定,有望替代活性炭的新型吸附剂。采用NaOH、HNO_3、柠檬酸、KMnO_4、H_2O_2和乙醇对花生壳、麦饭石进行不同条件下的化学改性,确定了花生壳的改性工艺条件:改性试剂HNO_3,浓度2 mol·L~(-1),温度50℃,时间5 h,此时碘吸附值最大为798.73 mg·g~(-1);麦饭石的改性工艺条件:改性试剂柠檬酸,浓度0.6 mol·L~(-1),温度30℃,时间4 h,此时Cd~(2+)吸附值最大为14.36 mg·g~(-1)。SEM测试分析说明,改性提高了基团与阳离子交换能力,使得孔隙扩大引起吸附能力增强。N2吸附/解吸等温线表明,改性花生壳和改性麦饭石具有了大的比表面积和高的总孔体积,提高了对污染物的吸附容量。热重分析表明,改性吸附材料与未改性前对比,其化学稳定性和热稳定性均有较大提高。XRD测试结果说明改性使得吸附材料的粒径变小,晶面间距增大,比表面积增大,吸附性能增强。由吸附动力学模型拟合分析得出,相比于拟一级动力学和颗粒内扩散方程,拟二级动力学方程能更好地描述Cd~(2+)吸附过程,说明吸附主要以化学吸附为主。吸附热力学模型拟合分析结果表明,改性花生壳吸附Cd~(2+)等温线符合Langmuir等温线模型,说明吸附主要为单分子层吸附。通过五次循环吸附再生实验结果证明了改性花生壳对Cd~(2+)的吸附能力下降较小,说明其可以重复吸附水溶液中的金属离子。通过以上设计和探讨分析,具有高效吸附性能的改性材料被制备得到,其廉价且高吸附性能在吸附水污染领域具有较大的潜在应用价值。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O647.3
【图文】：

花生壳,组成成分

润土、生物吸附剂、废弃农作物和离子交换，相比于以上的一些常用吸附剂，关于研究使附剂用于废水中去除重金属的新技术颇受欢料、稻壳、大豆壳、废粮食和向日葵茎[21]。林废弃物为原料的新型吸附剂具有可再生利优势。由于较好的结构和性能，目前原料丰富的潜在来源的吸附剂材料。其吸附性能的研究现状的组成与结构生壳与其它植物纤维材料类似，主要由木质花生壳因富含羟基、氨基等官能团而具备一的具体含量因分析方法的不同而存在差异，

花生壳,吸附性能,铅镉,无机硅

图 1-2 纤维素的组成结构图[23]5.2 花生壳的改性及吸附性能由于花生壳在吸附水体重金属中表现出的优越性能，其利用价值及对性和开发近年来广受关注。相较于常规吸附剂的主要优势由于花生壳表大量的木质素、纤维素、半纤维素及少量无机硅[24]。它们含有丰富的羟基，有很好的吸附性能，尤其是对于铅镉离子等[25]。由于天然花生

酸化改性,花生壳

破坏其木质素的致密结构，提高其孔隙度，暴露出更多的活性基团。酸化改性花生壳纤维素反应式如图1-3 所示。而有机物处理材料，可以与材料发生反应，为材料的表面添加些具吸附能力的官能团。

【参考文献】