改性豆渣對(duì)污水中染料物質(zhì)的吸附研究.pdf

1、染料污水色度高、成分復(fù)雜，含-N=N-、-N=O等顯色基團(tuán)和-SO3Na、-OH、-NH2等極性基團(tuán)。其組分大多以芳烴和雜環(huán)為母體，是較難降解的有機(jī)污染物，已經(jīng)成為我國各大水域的重要污染源，給生態(tài)環(huán)境造成了一定的壓力。目前，這類廢水的處理方法主要有活性污泥法，混凝法、化學(xué)氧化法、Fenton試劑法等。但是由于染料自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，這些傳統(tǒng)廢水處理方法對(duì)染料廢水所起的作用是有限的。而吸附法對(duì)各種染料的處理能起到有力的補(bǔ)充作用，因此，近年來，

2、用吸附方法處理染料廢水的研究引起廣泛關(guān)注。
　　豆渣是加工大豆制品的副產(chǎn)物，目前除用于飼料外，還沒有得到有效的利用，豆渣含有大量的纖維素，利用纖維素吸附染料的報(bào)道已有不少，但豆渣吸附染料的研究卻相對(duì)較少。因此，本研究采用豆渣作為吸附劑，針對(duì)酸性染料和堿性染料的不同性質(zhì)，分別對(duì)豆渣進(jìn)行化學(xué)改性，提高其吸附染料的能力。通過研究豆渣對(duì)廢水中染料的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)吸附，再生以及改性前后材料的結(jié)構(gòu)變化，為豆渣處理染料廢水的進(jìn)一步研究和工程應(yīng)用提供

3、參考數(shù)據(jù)。研究結(jié)果主要表現(xiàn)為:
　　(1)通過紅外光譜、電鏡掃描、XRD分析方法對(duì)改性前后豆渣的理化結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種改性豆渣的結(jié)構(gòu)以及表面性質(zhì)都有了一定的變化。經(jīng)改性后的豆渣表面出現(xiàn)皺褶，結(jié)構(gòu)變得蓬松，有利于染料的吸附;陽離子型豆渣的紅外光譜顯示，在1380cm-1處C-N的吸收峰增強(qiáng)，說明發(fā)生了胺化反應(yīng);陰離子型豆渣紅外光譜顯示1420cm-1、1160 cm-1處出現(xiàn)了吸收峰，這分別是C-S和C=S的特征吸收峰，表

4、明存在-O-C=S特征官能團(tuán)。說明CS2與豆渣成功發(fā)生了黃化反應(yīng)生成了黃原酸酯;陽離子型改性豆渣的晶體結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生明顯的變化，陰離子型豆渣由于黃原酸酯鎂鹽的生成導(dǎo)致纖維素晶型發(fā)生變化。
　　(2)由單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得到豆渣對(duì)染料的最佳吸附條件。陽離子型豆渣對(duì)酸性品紅吸附的最佳條件:pH為7，溫度為30℃，吸附劑質(zhì)量為0.6g/L，染料初始濃度為50mg/L，吸附時(shí)間4.5h，吸附劑粒徑選?。?0目的，在此條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，酸性品

5、紅的去除率達(dá)到99％。陰離子型豆渣對(duì)堿性品紅吸附的最佳條件:pH為7，溫度為35℃，吸附劑質(zhì)量為0.5g/L，染料初始濃度為5mg/L，吸附時(shí)間1h，吸附劑粒徑選取20-60目，在此條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，陰離子型豆渣對(duì)堿性品紅去除率達(dá)到99％;而天然豆渣在其最佳吸附條件下，對(duì)堿性品紅的去除率只能達(dá)到93％，表明改性提高了豆渣對(duì)堿性品紅的去除能力。
　　(3)Langmuir模型能很好的擬合陽離子型改性豆渣對(duì)酸性品紅的吸附過程(r=0.9

6、99，p＜0.01)，吸附符合單分子層吸附理論，隨著溫度的升高，最大吸附量由217.39mg/g升高至303.03mg/g;Freudlich和Tempkin都能較好的描述天然豆渣和陰離子型改性豆渣對(duì)堿性品紅的吸附過程，陰離子型改性豆渣對(duì)堿性品紅的平衡吸附量達(dá)到148.68mg/g，比天然豆渣提高了4.17倍。
　　(4)二級(jí)動(dòng)力學(xué)能更好的描述陽離子型改性豆渣對(duì)染料的吸附過程。由二級(jí)動(dòng)力學(xué)速率常數(shù)計(jì)算求得的活化能Ea=36.27k

7、J/mol，表明該吸附過程中存在活性化學(xué)吸附;天然豆渣和陰離子型改性豆渣對(duì)堿性品紅的動(dòng)力學(xué)吸附均滿足二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和Elovich方程;化學(xué)吸附是豆渣吸附堿性品紅的重要步驟，離子交換在整個(gè)吸附過程中起較大作用。
　　(5)陽離子型改性豆渣對(duì)染料的吸附過程是吸熱的，自發(fā)進(jìn)行的，該吸附過程中既存在物理吸附，又存在化學(xué)吸附;天然豆渣對(duì)堿性品紅的吸附是放熱的過程，是自發(fā)進(jìn)行的，該吸附主要是物理反應(yīng);而陰離子型改性豆渣對(duì)堿性品紅的吸附是吸熱

8、的過程，是自發(fā)進(jìn)行的，該吸附主要是化學(xué)反應(yīng)。
　　(6)動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)表明，Yoom-Nelson模型能更好的描述陽離子型改性豆渣對(duì)酸性品紅的動(dòng)態(tài)吸附過程。不同柱高、不同流速和不同初始濃度下陰離子型改性豆渣的動(dòng)態(tài)吸附性能均較天然豆渣更好，陰離子型改性豆渣吸附堿性品紅的穿透時(shí)間和飽和時(shí)間均較天然豆渣長。Thomas模型能更好地描述天然豆渣對(duì)堿性品紅的動(dòng)態(tài)吸附過程。
　　(7)利用NaOH作為解吸劑，無論是靜態(tài)吸附還是動(dòng)態(tài)吸附，解