改性松針對廢水中染料及重金屬離子的脫除研究.pdf

1、工業(yè)廢水的排放對環(huán)境造成污染是長期以來困擾世界各國的一大難題。印染工業(yè)廢水中所含有的某些難降解化合物和重金屬離子具有強烈的致癌、致畸、致突變效應，已經(jīng)對人類的生存環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展構成了嚴重威脅。本文擬以分布廣泛的農林廢棄物松針為原料，通過預處理改性的辦法，探索出一條有效的低成本印染廢水處理技術。
　　 對松針的預處理主要是采用氣體膨脹液體萃取(Gas-expanding-liquids，GXLs)技術提取松針中具有天然活性的有效成

2、分后，對萃余物的結構進行研究和表征發(fā)現(xiàn)，萃余物是以木質素和纖維素為主的多孔性材料，比表面積1.81m2·g-1；表面荷負電。GXLs處理的松針吸附劑(以下簡稱GXLsp)對廢水中陽離子染料的吸附效果最好。
　　 本文首先就GXLsp對廢水中陽離子染料亞甲基藍(methylene blue，MB)和堿性紫14(Basic Violet14，BV14)的吸附性能進行了研究，分別考察了吸附劑用量、吸附時間、溶液pH值和初始濃度等因素對

3、吸附的影響。在293K時，GXLsp對MB和BV14的平衡吸附量分別為0.269和0.267mmol·g-1，脫除率分別為82.5％、90.7％。
　　 熱力學研究表明，利用Redlich-Peterson三參數(shù)等溫方程能夠較好的描述GXLsp對MB和BV14的吸附熱力學性能；在293K～313K范圍內，Gibbs自由能變化△G0分別為-28.41～-31.31kJ·mol-1和-26.60～-29.39kJ·mol-1，表明吸

4、附過程是以化學吸附為主的自發(fā)過程；同時計算得到了GXLsp對吸附MB和BV14的吸附等溫方程。
　　 動力學研究表明，GXLsp對MB和BV14的吸附動力學均符合擬二級動力學方程；吸附過程由膜擴散和顆粒內擴散聯(lián)合控制；同時計算得到了在研究條件下GXLsp對MB和BV14的吸附動力學方程。
　　 競爭吸附實驗表明，在混合吸附體系中MB和BV14之間存在競爭吸附，競爭吸附能力相近。混合體系中，GXLsp對MB和BV14的平衡

5、吸附量均比單一染料組份存在時低，吸附等溫線均低于單一組份時的吸附等溫線。
　　 其次，該文就GXLsp對重金屬離子Cu2+和Pb2+的吸附性能進行了研究。在293K時，GXLsp對Cu2+和Pb2+的平衡吸附量分別為0.566、0.336mmol·g-1，脫除率分別為67.5％、96.3％。
　　 熱力學研究表明，Koble-Corrigan三參數(shù)等溫方程能夠更好地描述GXLsp對Cu2+和Pb2+的吸附實驗結果。吸附的

6、Gibbs自由能變化△G0為-17.77～-23.04kJ·mol-1、吸附的焓變、熵變均大于零，吸附過程是以化學吸附為主的自發(fā)過程，升高溫度有利于吸附的進行。同時還計算得到了在研究條件下，GXLsp對Cu2+和Pb2+的吸附熱力學方程。
　　 吸附動力學研究表明，GXLsp對Cu2+和Pb2+的吸附動力學均符合擬二級動力學方程；吸附過程由膜擴散和顆粒內擴散聯(lián)合控制。獲得在研究條件下GXLsp對Cu2+和Pb2+的吸附動力學方程

7、。
　　 同時研究了Cu2+和Pb2+之間的競爭吸附，結果表明：GXLsp對Cu2+和Pb2+的吸附量均下降，但對金屬離子的總吸附量無顯著變化；GXLsp對Pb2+的吸附親和力大于Cu2+。
　　 第三，為進一步優(yōu)化GXLsp固定床吸附的工藝條件，分別就MB和BV14、Cu2+和Pb2+溶液的進料流速、濃度及床層高度等因素對吸附穿透曲線的影響進行了研究。結果表明，利用Thomas方程可以較好地描述GXLsp對MB和BV1

8、4、Cu2+和Pb2+的動態(tài)吸附行為；用BDST模型預測不同床層高度時的理論穿透時間和吸附飽和時間均與實驗所得數(shù)據(jù)一致。在c/c0≤0.5范圍內，Yoon-Nelson模型可以很好地描述不同進料流速和濃度條件下吸附劑的動態(tài)吸附行為。
　　 利用冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡、X-射線衍射、熱重分析、比表面積分析儀和紅外光譜等現(xiàn)代分析技術對GXLsp進行結構表征，較全面地研究了GXLsp吸附MB和BV14、Cu2+和Pb2+前后的微觀結構