螯合吸附凝膠的制備及處理重金屬污染廢水的機理與應用.pdf

1、在重金屬污染中,水體污染是最嚴重、最難控制,也是對環(huán)境和人體危害最大的一種。近年來,工業(yè)經濟的迅速發(fā)展導致各類水體中重金屬污染日趨加劇,更進一步給周邊的土壤、地下水和空氣帶來了嚴重的污染。其中鎘、汞、鉛離子為主要污染物,具有來源廣、殘毒時間長、易蓄積、難生物降解等特征。然而,目前國內外去除這些重金屬離子的方法各有優(yōu)劣,且多數(shù)在經濟不發(fā)達地區(qū)難以推廣。因此,開發(fā)一種高效、安全、廉價、低能耗的材料和方法,用來處理和凈化含有這三種重金屬離子的

2、污水意義重大。本文針對Cd2+、Hg2+、Pb2+三種重金屬離子,研究了解決三種重金屬離子水污染的新材料和方法。
　　通過實驗研究,以下是本文在三種重金屬廢水處理方面進行的主要研究內容和取得的研究成果:
　　(1)依據(jù)Mannich反應,以聚丙烯酰胺凝膠(PAM-Gel)為骨架,制備了以三乙烯四胺(TETA)和L-半胱氨酸(L-cys)為接枝基團的兩類新型螯合凝膠材料。
　　(2)通過對接枝螯合凝膠合成過程中各影響因素

3、的單因素實驗,找到了三乙烯四胺(L-半胱氨酸)螯合凝膠的最佳合成工藝參數(shù)和路線,并獲得接枝率分別為90％(30%)以上的三乙烯四胺(L-半胱氨酸)螯合凝膠。并通過紅外光譜進行比較分析,結果表明凝膠骨架成功接枝了螯合基團。
　　(3)實驗獲得了螯合凝膠去除重金屬離子的最佳性能參數(shù)。在最佳條件下,TETA凝膠除Cd2+、Hg2+、Pb2+效率分別為96%、85%、86%;L-半胱氨酸凝膠除Hg2+、Pb2+效率分別為99%、52.6%

4、。常見的無機離子對于接枝螯合凝膠螯合吸附重金屬離子除部分離子外無干擾。通過進行二次去除實驗,進一步提高了去除效果,且經處理的重金屬離子工業(yè)廢水達到了國家污水排放標準。通過紅外光譜的鑒定,證實了接枝螯合凝膠去除重金屬離子為螯合過程。
　　(4)對接枝螯合凝膠去除三種重金屬離子過程分別從吸附熱力學、吸附動力學進行了機理分析。通過數(shù)據(jù)分析,獲得了該吸附過程的等溫吸附模型、飽和吸附量、吸附動力學模型,計算出了反應過程中的阿累尼烏斯活化能E

5、a,并判斷該過程為化學吸附、屬于二級動力學模型,說明接枝螯合凝膠吸附重金屬離子這一反應過程可在常溫下進行。并用螯合吸附反應方程、螯合穩(wěn)定常數(shù)進行熱力學分析,數(shù)據(jù)表明實驗結果符合反應過程。
　　(5)最后,利用實驗所獲參數(shù),對接枝螯合凝膠去除工業(yè)廢水中重金屬離子過程的工藝參數(shù)和條件進行了初步計算,并對工藝流程的設備選擇進行了探討,最終證實了此工藝在重金屬離子廢水水處理方面的可行性,也為重金屬離子水污染處理提供了新的技術發(fā)展途徑和方向