改性水葫芦纤维素对重金属吸附的研究
发布时间：2021-01-11 10:30
随着社会的发展以及工业化程度的不断增强,污水的排放量也在显著增加,大量处理效果不佳甚至未经任何处理的污水直接排放,造成了水体的严重污染,严重影响了人们的健康和社会的可持续发展。其中,重金属污染是一个非常严重的问题。本文以较为常见的入侵物种水葫芦作为原料,利用其含有大量纤维素、木质素等有效成分的特点,对其进行化学改性,制备了三种改性水葫芦生物吸附剂,研究了它们对于水中重金属离子的吸附作用,这些水中常见的重金属离子包括Cu2+、Cd2+、Pb2+以及Zn2+,考察了包括溶液pH值、温度、时间和固液比对吸附的影响。结果表明,溶液pH值对Cu2+、Cd2+、Pb2+和Zn2+四种重金属离子吸附的影响很大,对吸附效果最佳的pH数值为5左右。同时研究了水体温度的变化对于重金属离子的吸附效果,研究的结果显示在3060℃的温度下,伴随温度的升高,三种改性水葫芦生物吸附剂对四种金属离子的吸附率均有所降低。整个...
【文章来源】： 吴洪炜 安庆师范大学
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
吸附实验流程图
17附率如图2-2。从图2-2中可以看出，在pH较低时，纤维素柠檬酸酯对各金属离子的吸附率也较低，在pH值较大时，其对应的吸附率也相对较高。结合对各金属离子的吸附率来看，pH值为5左右时，吸附率达到最大值，因此之后实验的pH值应设定在5左右，这样也可以防止金属离子因pH过高而发生沉淀。图2-2pH值对纤维素柠檬酸酯吸附重金属离子的影响（其中的温度为25℃；吸附时间为2h；固液比为5g/L；其中重金属离子的初始浓度铅为100mg/L，其余的离子浓度为50mg/L）2.3.2温度对吸附的影响在30～60℃范围内，纤维素柠檬酸酯对各单一金属离子的吸附率如图2-3。从图中数据的变化可以看到温度的变化也会影响吸附率的变化，其中Zn2+的吸附率随着温度的提升从17.71%降低到14.32%，相比其他几种金属离子吸附率有较大的下降。表明降低吸附过程的温度对于提升吸附率有着积极的影响。
19的纤维素柠檬酸酯水葫芦改性生物吸附剂，如图2-5所示，随着固液比的增大，除Pb2+外，纤维素柠檬酸酯对其余三种重金属离子的吸附率均增大，然后曲线的变化逐渐平缓，可能的原因是内部的吸附官能团总数量增加明显，因此对应的吸附率也有较大的提升。图2-5固液比对纤维素柠檬酸酯吸附重金属离子的影响（pH4.5~5.5；温度25℃；吸附时间2h；初始金属离子浓度铅为100mg/L，其余为50mg/L）2.3.5循环吸附实验使用过的纤维素柠檬酸酯用50%硝酸洗脱后，取出后用蒸馏水洗涤，直到流出液呈中性为止，烘干后称重，计算得到损失率为44.54%。纤维素虽然不溶于酸，但处理所用的强酸会导致纤维素的水解，所以用硝酸洗脱纤维素柠檬酸酯后损失的较多。用强酸处理后，纤维素柠檬酸酯的吸附量没有明显下降。2.4结论本章主要研究了柠檬酸改性水葫芦对Cu2+、Cd2+、Pb2+和Zn2+四种重金属离子的吸附。通过吸附实验考察了包括pH值、温度、时间、固液比在内对吸附过程造成影响各种因素。实验表明，pH值对生物吸附剂吸附Cu2+、Cd2+、Pb2+和Zn2+四种重金属离子的性能有很大影响，在pH值为5左右时，该生物吸附剂对重金属离子的吸附性能最好。在30～60℃范围内，随着温度的升高，纤维素柠檬酸酯对四种重金属离子的吸附率均有所降低，说明纤维素柠檬酸酯对四种金属离子的吸附是一个放热的过程，不适合在较高温度下进行。纤维素柠檬酸酯对水中重金属离子Cu2+、Cd2+、Pb2+和Zn2+的吸收速率都很高，一般情况下在20min以内都能达到平衡。随着固液比的增大，纤维素柠檬酸酯对Cu2+、Cd2+、Pb2+和Zn2+的吸附量也随之增大，然后基本达到平衡，固液比在5g/L时吸附率达到最大。吸附了金属离子的纤维素柠檬酸酯可使用5
【参考文献】：
期刊论文
[1]落叶作为吸附材料去除废水中污染物的研究进展[J]. 蔡艳荣,宋杨,常春. 化工新型材料. 2020(04)
[2]茶叶对重金属的吸附性能研究[J]. 李艳伟,余珊,马华菊,莫福金. 轻工科技. 2020(03)
[3]改性水葫芦粉对水体中Hg2+的吸附[J]. 黄京晶,陈宏,刘江,何沅洁. 环境工程学报. 2017(02)
[4]保氮剂对水葫芦堆肥进程及氮素损失的影响[J]. 李森,罗雪梅,涂卫国,樊华,苟小林,杜玉龙,李玲,王琼瑶. 应用生态学报. 2017(04)
[5]用废弃茶叶渣制备纤维素黄原酸酯的实验研究[J]. 闫荣荣,武建英,郝瑞刚. 太原师范学院学报(自然科学版). 2016(04)
[6]我国水域水葫芦的分布·影响·防治措施[J]. 秦智雅,陶景怡,胡辰,阮爱东. 安徽农业科学. 2016(28)
[7]核桃青皮生物炭对重金属铅、铜的吸附特性研究[J]. 谢超然,王兆炜,朱俊民,高俊红,张涵瑜,谢晓芸,金诚. 环境科学学报. 2016(04)
[8]规模化控养水葫芦改善滇池外海水质效果研究[J]. 张志勇,徐寸发,闻学政,张晋华,秦红杰,张迎颖,杨光明,李晓铭,刘海琴,严少华. 生态环境学报. 2015(04)
[9]不同pH下水葫芦与紫根水葫芦生长特性与净化效能对比研究[J]. 张迎颖,严少华,李小铭,王岩,闻学政,王亚雷,刘海琴,张志勇. 环境工程学报. 2013(11)
[10]滇池湖湾大水域种养水葫芦对水质的影响分析[J]. 王智,张志勇,韩亚平,张迎颖,王亚雷,严少华. 环境工程学报. 2012(11)
博士论文
[1]蔗渣半纤维素化学改性及其吸附重金属的研究[D]. 王利军.广西大学 2013
[2]化学改性生物吸附剂合成及其对重金属离子吸附行为研究[D]. 梁莎.中南大学 2012
硕士论文
[1]柠檬酸改性生物炭表征特性及其对亚甲基蓝吸附性能研究[D]. 徐琰.湖南大学 2017
本文编号：2970606
【文章来源】： 吴洪炜 安庆师范大学
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
吸附实验流程图
17附率如图2-2。从图2-2中可以看出，在pH较低时，纤维素柠檬酸酯对各金属离子的吸附率也较低，在pH值较大时，其对应的吸附率也相对较高。结合对各金属离子的吸附率来看，pH值为5左右时，吸附率达到最大值，因此之后实验的pH值应设定在5左右，这样也可以防止金属离子因pH过高而发生沉淀。图2-2pH值对纤维素柠檬酸酯吸附重金属离子的影响（其中的温度为25℃；吸附时间为2h；固液比为5g/L；其中重金属离子的初始浓度铅为100mg/L，其余的离子浓度为50mg/L）2.3.2温度对吸附的影响在30～60℃范围内，纤维素柠檬酸酯对各单一金属离子的吸附率如图2-3。从图中数据的变化可以看到温度的变化也会影响吸附率的变化，其中Zn2+的吸附率随着温度的提升从17.71%降低到14.32%，相比其他几种金属离子吸附率有较大的下降。表明降低吸附过程的温度对于提升吸附率有着积极的影响。
19的纤维素柠檬酸酯水葫芦改性生物吸附剂，如图2-5所示，随着固液比的增大，除Pb2+外，纤维素柠檬酸酯对其余三种重金属离子的吸附率均增大，然后曲线的变化逐渐平缓，可能的原因是内部的吸附官能团总数量增加明显，因此对应的吸附率也有较大的提升。图2-5固液比对纤维素柠檬酸酯吸附重金属离子的影响（pH4.5~5.5；温度25℃；吸附时间2h；初始金属离子浓度铅为100mg/L，其余为50mg/L）2.3.5循环吸附实验使用过的纤维素柠檬酸酯用50%硝酸洗脱后，取出后用蒸馏水洗涤，直到流出液呈中性为止，烘干后称重，计算得到损失率为44.54%。纤维素虽然不溶于酸，但处理所用的强酸会导致纤维素的水解，所以用硝酸洗脱纤维素柠檬酸酯后损失的较多。用强酸处理后，纤维素柠檬酸酯的吸附量没有明显下降。2.4结论本章主要研究了柠檬酸改性水葫芦对Cu2+、Cd2+、Pb2+和Zn2+四种重金属离子的吸附。通过吸附实验考察了包括pH值、温度、时间、固液比在内对吸附过程造成影响各种因素。实验表明，pH值对生物吸附剂吸附Cu2+、Cd2+、Pb2+和Zn2+四种重金属离子的性能有很大影响，在pH值为5左右时，该生物吸附剂对重金属离子的吸附性能最好。在30～60℃范围内，随着温度的升高，纤维素柠檬酸酯对四种重金属离子的吸附率均有所降低，说明纤维素柠檬酸酯对四种金属离子的吸附是一个放热的过程，不适合在较高温度下进行。纤维素柠檬酸酯对水中重金属离子Cu2+、Cd2+、Pb2+和Zn2+的吸收速率都很高，一般情况下在20min以内都能达到平衡。随着固液比的增大，纤维素柠檬酸酯对Cu2+、Cd2+、Pb2+和Zn2+的吸附量也随之增大，然后基本达到平衡，固液比在5g/L时吸附率达到最大。吸附了金属离子的纤维素柠檬酸酯可使用5
【参考文献】：
期刊论文
[1]落叶作为吸附材料去除废水中污染物的研究进展[J]. 蔡艳荣,宋杨,常春. 化工新型材料. 2020(04)
[2]茶叶对重金属的吸附性能研究[J]. 李艳伟,余珊,马华菊,莫福金. 轻工科技. 2020(03)
[3]改性水葫芦粉对水体中Hg2+的吸附[J]. 黄京晶,陈宏,刘江,何沅洁. 环境工程学报. 2017(02)
[4]保氮剂对水葫芦堆肥进程及氮素损失的影响[J]. 李森,罗雪梅,涂卫国,樊华,苟小林,杜玉龙,李玲,王琼瑶. 应用生态学报. 2017(04)
[5]用废弃茶叶渣制备纤维素黄原酸酯的实验研究[J]. 闫荣荣,武建英,郝瑞刚. 太原师范学院学报(自然科学版). 2016(04)
[6]我国水域水葫芦的分布·影响·防治措施[J]. 秦智雅,陶景怡,胡辰,阮爱东. 安徽农业科学. 2016(28)
[7]核桃青皮生物炭对重金属铅、铜的吸附特性研究[J]. 谢超然,王兆炜,朱俊民,高俊红,张涵瑜,谢晓芸,金诚. 环境科学学报. 2016(04)
[8]规模化控养水葫芦改善滇池外海水质效果研究[J]. 张志勇,徐寸发,闻学政,张晋华,秦红杰,张迎颖,杨光明,李晓铭,刘海琴,严少华. 生态环境学报. 2015(04)
[9]不同pH下水葫芦与紫根水葫芦生长特性与净化效能对比研究[J]. 张迎颖,严少华,李小铭,王岩,闻学政,王亚雷,刘海琴,张志勇. 环境工程学报. 2013(11)
[10]滇池湖湾大水域种养水葫芦对水质的影响分析[J]. 王智,张志勇,韩亚平,张迎颖,王亚雷,严少华. 环境工程学报. 2012(11)
博士论文
[1]蔗渣半纤维素化学改性及其吸附重金属的研究[D]. 王利军.广西大学 2013
[2]化学改性生物吸附剂合成及其对重金属离子吸附行为研究[D]. 梁莎.中南大学 2012
硕士论文
[1]柠檬酸改性生物炭表征特性及其对亚甲基蓝吸附性能研究[D]. 徐琰.湖南大学 2017
本文编号：2970606
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/2970606.html
