木质素基水凝胶制备及其吸附重金属研究

发布时间：2023-03-12 01:08

　　进入生态环境系统的重金属超过环境容量时会引发生态损害或环境污染。将生物质引入环境功能材料水凝胶制备,充分利用木质素基丰富的-COOH、-OH、C=O等官能团,提升重金属离子的吸附功能,有助于重金属污染治理。本研究利用提取废次桑枝的木质素,采用接枝插层制备木质素基水凝胶(简称水凝胶),开展水凝胶吸附模拟工业废水及土壤中重金属离子的研究,为环境功能材料水凝胶的制备及其在重金属污染治理的应用提供理论支撑。为制备获得性能优异的水凝胶,本文以Mn²⁺吸附量为评价指标,选取木质素质量、蒙脱土质量、交联剂质量为考察因素,利用均匀设计法优化获得制备水凝胶的适宜配比;通过SEM和FTIR分析制备水凝胶形貌及物相结构,检测水凝胶溶胀率、保水率,开展水凝胶吸附性能及其对电镀废水中Ni²⁺的吸附应用,推测水凝胶接枝插层制备机理。为探明木质素基水凝胶对水体中重金属离子的吸附及作用机制,基于水凝胶对模拟废水中Mn²⁺和Pb²⁺的吸附时间、温度、溶液pH值等因素探讨,开展等温线和热力学研究,探究水凝胶吸附Mn²⁺

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 重金属污染及治理现状
        1.1.1 重金属污染来源及其危害
        1.1.2 我国重金属污染治理相关政策
        1.1.3 我国重金属污染现状
        1.1.4 重金属污染治理技术
    1.2 水凝胶性能及其制备
        1.2.1 水凝胶性能
        1.2.2 水凝胶制备方法
        1.2.3 水凝胶应用现状
    1.3 木质素基水凝胶优势
        1.3.1 木质素结构特点
        1.3.2 木质素基水凝胶应用于环境污染治理的优势
    1.4 研究内容与创新点
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 创新点
        1.4.3 技术路线图
第2章 接枝插层制备木质素基水凝胶
    2.1 实验部分
        2.1.1 材料与仪器
        2.1.2 实验原理
        2.1.3 实验内容与方法
    2.2 影响木质素基水凝胶制备的因素探讨
        2.2.1 交联剂质量对制备水凝胶的吸附性能影响
        2.2.2 木质素质量对制备水凝胶的吸附性能影响
        2.2.3 蒙脱土质量对制备水凝胶的吸附性能影响
    2.3 均匀设计法优化适宜组分
        2.3.1 模型构建
        2.3.2 模型验证
        2.3.3 组分间交互作用解析
    2.4 木质素基水凝胶形貌与结构分析
        2.4.1 FTIR分析
        2.4.2 SEM分析
    2.5 木质素基水凝胶性能分析
        2.5.1 木质素基水凝胶溶胀率和保水率
        2.5.2 木质素基水凝胶对Mn²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺的吸附影响
        2.5.3 木质素基水凝胶对电镀废水中Ni2+的吸附
    2.6 木质素基水凝胶制备过程解析
    2.7 本章小结
第3章 木质素基水凝胶对水体重金属离子的吸附研究
    3.1 实验部分
        3.1.1 材料与仪器
        3.1.2 实验内容与方法
    3.2 木质素基水凝胶吸附重金属离子的影响因素研究
        3.2.1 溶液pH值对水凝胶吸附重金属离子的影响
        3.2.2 不同温度下水凝胶吸附不同初始浓度重金属离子的比较
        3.2.3 水凝胶对重金属离子吸附随不同时间的变化
    3.3 木质素基水凝胶吸附重金属离子的等温吸附特性研究
        3.3.1 等温吸附模型构建
        3.3.2 等温吸附模型线性拟合
        3.3.3 水凝胶对Mn²⁺的等温吸附特性
        3.3.4 水凝胶对Pb²⁺的等温吸附特性
    3.4 木质素基水凝胶吸附重金属离子的热力学研究
        3.4.1 热力学参数计算
        3.4.2 热力学参数分析
        3.4.3 吸附作用解析
    3.5 木质素基水凝胶吸附重金属离子的动力学研究
        3.5.1 模型选用
        3.5.2 线性拟合
        3.5.3 参数解析
    3.6 重金属离子的颗粒内扩散模型
        3.6.1 颗粒内扩散模型构建
        3.6.2 重金属离子的扩散过程分析
    3.7 木质素基水凝胶吸附作用及过程解析
    3.8 本章小结
第4章 水凝胶淋洗液对重金属污染土壤修复研究
    4.1 实验部分
        4.1.1 材料与仪器
        4.1.2 实验内容与方法
    4.2 水凝胶淋洗液淋洗条件优化研究
        4.2.1 不同体积浓度的水凝胶淋洗液对重金属去除率的影响
        4.2.2 不同pH值的水凝胶淋洗液对重金属去除率的影响
        4.2.3 不同淋洗时间对水凝胶淋洗液淋洗重金属去除率的影响
    4.3 土壤中重金属形态变化
        4.3.1 水凝胶淋洗液对土壤中Mn形态变化的影响
        4.3.2 水凝胶淋洗液对土壤中Cu形态变化的影响
        4.3.3 水凝胶淋洗液对土壤中Cd形态变化的影响
        4.3.4 水凝胶淋洗液对土壤中Mn、Cu、Cd各形态去除率分析
    4.4 淋洗解吸动力学分析
        4.4.1 模型选择
        4.4.2 数据拟合
        4.4.3 动力学机制解析
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间科研成果与参与课题情况



本文编号：3760624