濃香型白酒丟糟吸附材料制備及基礎(chǔ)研究.pdf

1、本課題在國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃課題《礦冶重金屬?gòu)U水生物質(zhì)吸附材料的研制與應(yīng)用》（批準(zhǔn)號(hào):2007BAB18B08）和生物質(zhì)材料教育部工程中心開(kāi)放基金（批準(zhǔn)號(hào):09zxbk08）的資助下，以白酒產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)物白酒丟糟為原料，利用酸、堿和鹽試劑對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的改性，利用電子掃描顯微鏡(SEM)、傅里葉變換紅外吸收光譜儀(FI-IR)、比表面積分析儀(BET)、粒度測(cè)定儀及Zeta電位測(cè)定儀對(duì)改性前后的白酒丟糟材料進(jìn)行了表征。然后，以改性材料

2、對(duì)金屬離子的吸附效果為指標(biāo)，確定了最佳的改性試劑及改性條件，制備出具有較好吸附效果的改性白酒丟糟吸附材料。采用靜態(tài)吸附試驗(yàn)方法，系統(tǒng)研究了改性白酒丟糟吸附材料對(duì)Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)四種重金屬離子及Sr(Ⅱ)和Cs(Ⅰ)兩種核素離子的吸附特性，并且考察了其在二元、三元、四元重金屬離子及二元核素和重金屬離子混合體系中選擇吸附特性;初步探討了其吸附機(jī)理。結(jié)果如下所示:
　　(1)白酒丟糟經(jīng)過(guò)5％質(zhì)量百分濃度的氫

3、氧化鈉在25℃，改性處理4小時(shí)制備的改性白酒丟糟材料具有較好的Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)和Sr(Ⅱ)離子去除率。與改性前相比，白酒丟糟改性后表面變得更加粗糙、結(jié)構(gòu)更加疏松多孔，其比表面約增大至5倍左右，粒度更小，主要集中分布在2～10μm區(qū)間，并且改性白酒丟糟含有羥基、羧基和氨基等有利于吸附金屬離子的活性基團(tuán)，其等電點(diǎn)為2.3，在pH＜2.3時(shí)，改性白酒丟糟表面帶正電荷，在pH＞2.3時(shí)，改性白酒丟糟表面帶正電荷。
　　(2)改性白酒

4、丟糟對(duì)單離子體系的重金屬離子吸附實(shí)驗(yàn)表明:改性白酒丟糟對(duì)Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)四種重金屬離子的吸附過(guò)程都受pH影響較大，其中，Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)三種離子在pH為4-5.5范圍吸附效果最佳，而Zn(Ⅱ)離子在吸附劑上的最佳pH為7.0。四種金屬離子在改性白酒丟糟吸附材料上的吸附過(guò)程都極為迅速，動(dòng)力學(xué)行為較符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，其相關(guān)系數(shù)R2＞0.999。改性白酒丟糟吸附材料對(duì)四種金屬離子的最大吸附量

5、分別為41.233mg/g(Pb(Ⅱ))、30.083mg/g(Cd(Ⅱ))、15.917mg/g(Zn(Ⅱ))和15.042mg/g(Cr(Ⅲ))。與改性前相比，改性白酒丟糟吸附材料對(duì)Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)及Cr(Ⅲ)四種金屬離子的最大吸附量分別提高3.5、9.7、3.4及2.4倍。其等溫吸附過(guò)程較為符合Langmuir單分子層吸附模型，吸附-脫附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)于20mg/L的Pb(Ⅱ)離子，經(jīng)過(guò)5次吸附-脫附循環(huán)利用后

6、，其吸附率仍在70％以上，具有較好的循環(huán)利用能力，而其他三種重金屬離子的循環(huán)利用能力較差。
　　(3)改性白酒丟糟對(duì)核素Sr(Ⅱ)和Cs(Ⅰ)單離子吸附實(shí)驗(yàn)表明:其對(duì)Sr(Ⅱ)和Cs(Ⅰ)離子的去除效果明顯優(yōu)于改性前白酒丟糟原料，最大吸附量分別為33.223mg/g和6.588mg/g。其吸附過(guò)程受pH的影響較大，但受溫度的影響較小，并且其吸附過(guò)程非常迅速，90min內(nèi)達(dá)到平衡。其動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)和等溫吸附數(shù)據(jù)較好的符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型

7、和Langmuir等溫吸附模型。Sr(Ⅱ)和Cs(Ⅰ)在改性白酒丟糟上的循環(huán)利用效果較差。
　　(4)改性白酒丟糟對(duì)二元、三元和四元體系中金屬離子和核素離子的選擇吸附實(shí)驗(yàn)表明:其對(duì)Pb(Ⅱ)離子在上述各種體系中都具有較好的選擇吸附性能，Cr(Ⅲ)的選擇吸附能力次之，Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)選擇相差不多。Sr(Ⅱ)分別在與四種金屬離子混合的二元體系種選擇吸附效果優(yōu)于Cs(Ⅰ)離子。四種金屬離子和兩種核素離子的離子總吸附量相差不大，說(shuō)明