蛭石—水溶液体系中锌、镉离子吸附特性与离子吸附理论

发布时间：2022-07-15 17:23

　　采用人工湿地处理含重金属离子废水是一种新兴工艺,其低能耗、低运行成本的优点吸引着众多研究者的关注。然而,与传统处理方法相比,人工湿地的缺点是处理能力及效率较低、占地面积较大、抗有机、重金属污染物负荷与水力负荷能力有限并受季节、气候的影响。至今为止,人工湿地技术的应用尚无统一的工程规范指南。在人工湿地中引入一个吸附单元、添加具有高效吸附性能的填料是解决上述问题的有效方法之一。吸附单元的设计与填料的选择需要知道污水处理量、起始污质浓度与填料吸附能力及用量的基本关系,其涉及液/固体系吸附机理问题。经典等温吸附理论都将平衡离子吸附密度qe定义为平衡液相离子浓度Ce的一元函数,而所有经典动力学方程也只给出了吸附密度q与吸附接触时间t的关系。后人用热力学原理来解释qe-Ce关系时,认为离子吸附反应存在吸附与解吸的动态平衡,在平衡点上液相离子的化学势μL与固相离子的化学势μs相等,因此qe与Ce应具有一一对应的值,与离子的起始浓度、吸附剂浓度以及吸附过程无关。经典等温吸附与动力学方程在应用中的主要问题是方程参数不稳定。在许多情况下,吸附剂浓度效应（经典等温曲线随吸附剂浓度增大而降低的现象）是导致经典... 

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 锌、镉废水污染状况及其危害性
        1.1.1 我国水资源危机与水污染状况简介
        1.1.2 锌、镉废水污染状况及其危害性
    1.2 锌、镉废水处理方法简介
        1.2.1 传统的锌、镉废水处理方法
        1.2.2 蛭石吸附法处理重金属废水的研究进展
    1.3 人工湿地处理重金属废水的研究进展
        1.3.1 人工湿地发展简介
        1.3.2 人工湿地处理重金属废水的研究及应用现状
        1.3.3 人工湿地处理重金属废水的研究中存在的问题
    1.4 液/固吸附理论研究进展
        1.4.1 Freundlich吸附等温式
        1.4.2 Langmuir吸附等温式
        1.4.3 BET吸附等温式
        1.4.4 经典吸附等温式在含重金属废水处理中的应用
        1.4.5 经典吸附理论基础与存在的问题
        1.4.6 液/固吸附动力学理论
    1.5 课题研究目的、内容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究内容
2 实验内容
    2.1 实验仪器及药品
        2.1.1 实验仪器
        2.1.2 实验材料及药品
    2.2 实验方法
        2.2.1 分析方法
        2.2.2 平衡吸附实验
        2.2.3 混合离子吸附实验
        2.2.4 pH值影响实验
        2.2.5 体积影响实验
        2.2.6 动力学实验
    2.3 常用符号与吸附密度计算
        2.3.1 常用符号定义
        2.3.2 吸附密度计算
3 锌、镉离子吸附的影响因子
    3.1 吸附极限与临界值
    3.2 蛭石中的可交换阳离子
    3.3 共存阳离子的影响
    3.4 温度的影响
    3.5 pH值的影响
    3.6 小结
4 经典吸附理论及相关问题
    4.1 等温吸附曲线
    4.2 经典方程参数
    4.3 Langmuir方程线性趋势分析
    4.4 Freundlich方程线性趋势分析
    4.5 经典方程实测数据拟合
    4.6 吸附极限
    4.7 小结
5 液/固离子吸附体系中的强度因子
    5.1 产生吸附剂浓度效应的必然性
    5.2 离子与吸附剂比值关系
        5.2.1 浓度因子影响检验
        5.2.2 体积影响检验
        5.2.3 共存离子影响检验
    5.3 液/固离子吸附体系中的强度因子
    5.4 小结
6 液/固离子吸附体系中的组成分
    6.1 吸附体系的组成分
    6.2 吸附系统状态变量关系
    6.3 吸附体系的化学势
    6.4 小结
7 平衡吸附预测模型
    7.1 参数的确定:q_m和k值
    7.2 新模型的验证
        7.2.1 综合实验数据
        7.2.2 离子/吸附剂比检验数据
        7.2.3 重现性检验
    7.3 小结
8 锌、镉离子吸附的动力学特性
    8.1 平衡吸附时间
    8.2 平衡吸附密度
    8.3 常用动力学方程参数
    8.4 新动力学方程
        8.4.1 理论假设与推导
        8.4.2 新动力学方程的验证
        8.4.3 吸附密度预测检验
    8.5 小结
结论与建议
    1. 结论
    2. 创新点
    3. 展望与建议
参考文献
附录A 部分平行样测定数据
附录B 红壤—水溶液体系中Cr(Ⅵ)的吸附动力学数据
附录C 蛭石—水溶液体系中Cu(Ⅱ)的吸附动力学数据
附录D 攻读学位期间的主要学术成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]固液体系中Cr（Ⅵ）吸附的动态模拟[J]. 芦鹏,吴晓芙,于旭彪,赵芳.  中南林业科技大学学报. 2007(01)
[2]Adsorption characteristics of copper,lead,zinc and cadmium ions by tourmaline[J]. JIANG Kan1,*, SUN Tie-heng1,2 , SUN Li-na2, LI Hai-bo2(1. School of Municipal and Environmental Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China. 2. Key Laboratory of Environmental Engineering of Shenyang University, Shenyang 110041, China).  Journal of Environmental Sciences. 2006(06)
[3]趋磁细菌（MTB）吸附Pd2+的实验研究[J]. 武振华,孙津生,宋慧平,李鑫钢.  离子交换与吸附. 2006(05)
[4]壳聚糖/PVA微粒上Cu2+的吸附平衡与动力学[J]. 余纯丽,任建敏,吴四维.  中国环境科学. 2006(04)
[5]碱渣对铜（Ⅱ）离子吸附特征的研究[J]. 曹煊,金春姬,刘兴超,彭刚.  环境化学. 2006(04)
[6]凹凸棒石吸附铅的性能及含铅废水处理研究[J]. 宋金如,罗明标,王黎.  东华理工学院学报. 2006(01)
[7]金鱼藻对Cu2+的生物吸附特征[J]. 曾阿妍,颜昌宙,金相灿,王圣瑞,马小凡.  中国环境科学. 2005(06)
[8]酿酒酵母对Cu2+生物吸附机制的研究[J]. 张爱茜,刘伟,吴海锁,韩朔睽,王连生.  环境化学. 2005(06)
[9]蛭石与人造沸石氨氮平衡吸附——基本关系式与二次方程的解[J]. 吴晓芙,胡曰利,雷电,董敏慧.  中南林学院学报. 2005(05)
[10]蛭石吸附Pb2+的动力学和热力学机理研究[J]. 刘勇,肖丹,杨文树,郭灵虹,李晖.  四川大学学报(工程科学版). 2005(05)

硕士论文
[1]红壤—水溶液体系中Cr（Ⅵ）的吸附特性研究[D]. 芦鹏.中南林业科技大学 2007
[2]蛭石—水溶液体系中Cu（Ⅱ）的吸附特性研究[D]. 于旭彪.中南林业科技大学 2007



本文编号：3662507