黄甜竹笋壳生物炭吸附水溶液中铜离子的研究

发布时间：2020-10-11 07:45

　　 铜精矿中稀散金属铼经火法冶炼后大部分以Re04-的形式进入铜冶炼酸性废水,黄甜竹笋壳生物炭是一种潜在的用于分离铼的优良吸附剂。铜为铜冶炼酸性废水中铼的常见共存离子之一,研究黄甜竹笋壳生物炭吸附铜离子的行为,为通过调控吸附过程环境因素实现铜铼二元体系的选择性分离具有重要意义。本文采用福建当地大宗农林废弃物黄甜竹笋壳为原料,采用慢速热解工艺制备生物炭用于吸附分离水溶液中的Cu2+。利用SEM和ATR-FTIR表征黄甜竹笋壳生物炭的表面形貌和参与吸附的官能团;通过分批实验研究环境因素对Cu2+吸附过程的影响;研究了 Cu2+在生物炭上的吸附动力学行为、平衡行为和吸附热力学。主要研究结论如下:(1)黄甜竹笋壳生物炭可作为一种吸附分离水溶液中Cu2+的潜在优良吸附剂。(2)黄甜竹笋壳生物炭表面的羟基和羧基官能团是Cu2+的主要吸附位点。(3)最优吸附工艺条件为:吸附剂用量:3g/L;溶液pH值:6;吸附时间:10 h。此外,提高初始Cu2+浓度和温度有利于吸附进行。(4)黄甜竹笋壳生物炭吸附Cu2+的动力学行为符合分形动力学改进模型和拉伸指数模型;吸附初始阶段的速率受液膜扩散控制,随着吸附时间增加,颗粒内扩散成为主要的速率控制步骤;相比于Freundlich模型和Temkin模型,the Extended Langmuir模型能更好地描述Cu2+在黄甜竹笋壳生物炭表面的吸附平衡行为。(5)黄甜竹笋壳生物炭吸附Cu2+的△G0为负值,表明吸附可自发进行;△H0为正值,表明吸附过程吸热;△S0为正值表明生物炭吸附Cu2+后固液界面混乱度增加。
【学位单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O647.3
【部分图文】：

２．１．３试剂??本实验所用的主要试剂如表２－１所示。???表２－１主要试剂???试剂?ａ?ｒＭ．???铜标准溶液?１０００?Ｈｇ／ｍＬ?国家钢铁材料测试中心钢铁研宂总院??硝酸铜?分析纯?天津市恒兴化学试剂制造有限公司??二乙基二硫代氨基甲酸钠?分析纯?天津市福晨化学试剂厂??乙二胺四乙酸二钠?分析纯?天津市福晨化学试剂厂??柠檬酸铵?分析纯?天津市福晨化学试剂厂??氨水?分析纯?西陇化工股份有限公司??氯化铵?分析纯?西陇化工股份有限公司??可溶性淀粉?分析纯?天津市达森化工产品销售有限公司??盐酸?分析纯?衡阳市凯信化工试剂有限公司??

图２－２?Ｃｕ２＋浓度测定标准工作曲线??２．４笋壳生物炭吸附Ｃｕ２＋实验方法??通过分批实验探宄黄甜竹笋壳生物炭吸附Ｃｕ２＋过程中环境因素的影响，包??括吸附时间、吸附剂用量、溶液初始ｐＨ、温度和初始离子浓度。??吸附量和和去除率如下所示：??（Ｃ０－Ｃｅ）Ｆ??ｑｅ＝—?￣—?（２－ｉ）??ｍ??ｉ？?＝?（Ｃ〇－ＣＪｘｌＱ〇〇／〇?（２－２）??Ｃ〇??式中：??９ｅ：吸附平衡时吸附量，ｍｇ／ｇ；??Ｃ０：溶液中Ｃｕ２＋初始浓度，ｍｇ／Ｌ；??Ｃｅ：吸附平衡时溶液中Ｃｕ２＋的浓度，ｍｇ／Ｌ；??

ＡＴＲ－ＦＴＩＲ通过表征溶液中金属离子和吸附剂官能团相互作用情况，鉴别吸??附剂表面参与Ｃｕ２＋吸附的有效位点。黄甜竹笋壳生物炭吸附Ｃｕ２＋前后的红外光??谱图如图３－２所示。由图可知，黄甜竹笋壳生物炭在３４１４?ｃｎｒ１处附近存在一个??宽吸收峰为羟基（０－Ｈ键）的伸缩振动峰［８１１，吸附Ｃｕ２＋后偏移至３３００?ｃｍ－１：??２９２６?ｃｍ－１处吸收峰为脂肪族甲基或亚甲基（Ｃ－Ｈ键）振动峰間；１６９４?ｃｍ－１处吸??收峰为羧基Ｃ＝０的伸缩振动峰［８３］；?１５８７?ｃｍ－１处的吸收峰为芳香环Ｃ＝Ｃ的伸缩??振动峰ｔ８４］；?１１９８?ｃｎｒ１可能来源于羧酸或酚（Ｃ－Ｏ键）的伸缩振动。??生物炭吸附Ｃｕ２＋后，３４１４ｃｍ－１处的吸收峰发生了明显的偏移，且１６９４ｃｍ－１??和１１９８ｃｕｒ１处吸收峰减弱，说明生物炭表面羟基和羧基参与了?Ｃｕ２＋的吸附过程。??２３??
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本文编号：2836295