蟹殼粉去除水體中重金屬離子的應用研究.pdf

1、隨著工業(yè)化的推進，水體中重金屬污染愈加嚴重，去除水體中重金屬的傳統(tǒng)方法在很多領(lǐng)域受限。生物吸附技術(shù)逐漸引起了人們廣泛的關(guān)注。作為廉價易得的固體廢棄物，螃蟹殼可用做生物吸附劑去除水體中的重金屬。蟹殼內(nèi)部為多孔結(jié)構(gòu)，比表面積較大;從化學成份上講，它主要由礦物質(zhì)CaCO3、有機物甲殼素、蛋白質(zhì)等組成，這些特點使其作為優(yōu)異的生物吸附劑成為可能。本論文探索了蟹殼對水體中Cd2+、Pb2+、Zn2+等重金屬離子及混合多元體系的吸附行為:研究了其對重

2、金屬離子的吸附熱力學模型、吸附動力學模型以及吸附熱力學行為，探索了不同離子的吸附機理。
　　在蟹殼粉吸附Cd(Ⅱ)的體系中，系統(tǒng)研究了體系PH、吸附質(zhì)濃度、吸附劑用量、溫度等實驗條件對吸附容量的影響。吸附平衡數(shù)據(jù)可以很好的用Langmuir與Dubinin-Radushkevich吸附模型擬合，而吸附動力學更符合準二級動力學模型。詳細探索了體系PH、吸附劑用量（或吸附質(zhì)濃度）、溫度對吸附動力學（或熱力學）參數(shù)的影響規(guī)律。熱力學研究

3、表明吸附過程是吸熱反應且自發(fā)進行，其△H°為18.05kJ mol-1、△S°為67.99J/mol。為了深入了解吸附過程，根據(jù)實驗表征數(shù)據(jù)推理出了蟹殼吸附Cd(Ⅱ)的可能機理。脫附實驗發(fā)現(xiàn)用0.1 M HNO3溶液解吸吸附后的蟹殼可以回收93.7％的Cd(Ⅱ)。此外初步探討了與Cd(Ⅱ)-M二元體系中其他金屬離子對蟹殼粉吸附Cd(Ⅱ)的抑制影響。
　　本論文系統(tǒng)比較了蟹殼粉對水體中Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的吸附行為。蟹殼粉對兩種離

4、子的吸附行為均符合Langmuir吸附模型，但對Pb(Ⅱ)離子的吸附容量(709 mg/g)明顯高于Zn(Ⅱ)離子(117 mg/g)。類似地，對兩種離子的吸附動力學均符合準二級動力學模型，對Pb(Ⅱ)離子的初始吸附速率也顯著大于對Zn(Ⅱ)離子的初始吸附速率。D-R模型和熱力學參數(shù)表明蟹殼去除水體中Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)離子屬于不同的機制，并通過FTIR，XRD，F(xiàn)ESEM等表征研究了吸附機理。Pb(Ⅱ)離子主要通過化學反應去除，而Z

5、n(Ⅱ)離子主要通過螯合作用和配位反應去除。蟹殼粉處理污染河水和實驗室廢水后分別達到國家飲水標準和灌溉（漁業(yè)）要求。
　　最后，探索了蟹殼粉在Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)五種重金屬離子組成的十組二元體系中的吸附行為。通過檢測二元體系中CS對某一種金屬的的吸附量隨時間的變化以研究混合體系中的吸附動力學行為。實驗結(jié)果表明，Pb(Ⅱ)或Cu(Ⅱ)作為共存離子對其他離子在CS上的吸附行為影響較大，而CS吸附其