三种大型海藻对两种碱性染料的吸附研究

发布时间：2019-11-16 11:58

【摘要】：染料废水排放量大、色度高、组分复杂,排放到水体后引发的环境问题日益突出。目前国内外去除废水中染料处理方法很多,但这些方法存在一定的缺点。大型海藻作为一种新型的生物吸附材料,具有成本低、去除率高等优点,在处理废水方面显示了较大的应用前景,但利用大型藻类去除染料报道较少。本文利用大型海藻半叶马尾藻、石莼和龙须菜作为生物吸附材料,研究了起始pH、吸附时间、藻粉投加量和染料起始浓度对吸附亚甲基蓝和孔雀石绿的影响;通过吸附等温线、吸附动力学以及吸附热力学对实验数据进行分析,并结合扫描电子显微镜(SEM)观察、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析探讨其吸附机理,为海藻生物吸附剂作为环境功能材料的开发利用提供理论基础。研究结果如下:1、三种海藻吸附亚甲基蓝的最适pH值为4~7,石莼和龙须菜吸附孔雀石绿的最适pH值为6~7,半叶马尾藻吸附孔雀石绿的最适pH值为5~7。半叶马尾藻、石莼和龙须菜吸附亚甲基蓝和孔雀石绿分别在60 min和20~30 min时达到吸附平衡。随着藻粉投加量的增加,三种海藻对染料的吸附率上升但吸附容量下降。随着染料起始浓度的增加,三种海藻对染料的吸附容量先增加随后保持稳定。2、利用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich模型对吸附等温线进行拟合。三种海藻对两种染料的吸附均更符合Langmuir模型,半叶马尾藻、石莼和龙须菜吸附亚甲基蓝的最大吸附容量分别为729.93 mg/g、709.22 mg/g和231.48 mg/g,吸附孔雀石绿的最大吸附容量分别为961.54 mg/g、1152.39 mg/g和182.15 mg/g。吸附反应均以物理吸附为主。吸附动力学研究结果表明,准二级动力学模型能较好描述三种海藻对两种染料的吸附,吸附存在电子转移的共价键作用。颗粒内扩散不是唯一的吸附速率控制步骤。吸附热力学结果显示,石莼和龙须菜吸附亚甲基蓝为自发的放热反应,而半叶马尾藻则为自发的吸热反应。半叶马尾藻和龙须菜吸附孔雀石绿为自发的吸热反应,而石莼则为自发的放热反应。3、从扫描电镜图片可以看出吸附染料后三种海藻的表面形态变得相对均匀、平整且饱满。FTIR分析表明三种海藻上的羟基、氨基和羧基与两种染料的吸附有关。XPS结果显示吸附过程均存在离子交换反应,海藻上的羟基和羧基参与吸附,且吸附后它们的比例均减少。以上研究结果表明三种海藻对两种染料具有不同的吸附容量,与其他吸附材料相比具有较好的吸附性能,显示出它们在染料废水的处理中具有良好的应用前景。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X791

【参考文献】