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《福州大学》 2015年
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黄甜竹笋壳对水溶液中铜离子吸附特性及吸附机理的研究

卢康丽  
【摘要】:重金属废水由于其高毒性、不可生物降解性以及持久性存在的特点而成为当今世界的环境污染问题之一。近年来,由于生物吸附法具有成本低、绿色环保、以及处理低浓度废水效率高等优点而引起广泛关注。本文以黄甜竹笋壳为原料制备生物质吸附剂用于去除水溶液中的铜离子。通过静态吸附法考察了吸附工艺条件对吸附的影响。研究了该体系的固体浓度效应(Cs-effect)现象。通过连续的吸附-解吸实验考察了吸附剂的循环再生性能。通过不同的等温吸附模型、动力学模型以及热力学参数分析了黄甜竹笋壳对铜离子的吸附特性,并结合表征分析探究了吸附机理。为了进一步提高黄甜竹笋壳对铜离子的吸附能力,探究了 NaOH对其改性的可行性,并结合官能团测定、零电荷点测定、SEM、FTIR以及XRD等表征手段分析了改性与吸附机理。主要结论如下。(1)黄甜竹笋壳可作为一种潜在的吸附材料,用于去除水溶液中的铜离子。(2)黄甜竹笋壳对铜离子的吸附存在明显的固体浓度效应现象,吸附体系处于热力学亚稳平衡态。(3)吸附主要发生在无定形区,羧基和羟基是参与铜离子吸附的主要活性官能团,羧基主要通过离子交换作用吸附铜离子,羟基主要以络合配位的方式与铜离子结合。(4)吸附的最佳pH为5;在25-55℃范围内,吸附量随温度升高先增大后减小;在铜离子初始浓度为10-100mg·g-1范围内,吸附量随铜离子初始浓度增大而增大;在吸附剂用量为2-20 g.L-1范围内,铜离子去除率随吸附剂用量增加先增大后趋于不变;吸附速率快,在前5分钟即可达到平衡吸附量的80%,30 min内达到吸附平衡。(5)相比于两参数的Langmuir和Freundlich等温吸附模型,三参数的Redlich-Peterson模型能够更好地描述吸附平衡数据;拟二级动力学模型能够最好地拟合动力学数据,且拟二级动力学速率常数随温度的升高和铜离子初始浓度的增大而增大;液膜扩散和颗粒内扩散是吸附速率的控制步骤。(6)△G~0为负值,表明吸附是自发进行的;△H~0为正值,表明吸附是吸热反应;△S~0为正值,表明吸附铜离子之后,固液界面无序度增加。(7)0.05 mol·L-1 H_2SO_4可作为一种优良的解吸剂,四次循环后,其解吸率可达80%以上。(8)NaOH对黄甜竹笋壳进行改性是提高其吸附量的一种可行的方法。
【学位授予单位】:福州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:X703;O647.3

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