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林业废弃物对水中污染物吸附性能的研究

李玉庆  
【摘要】:论文通过对林业废弃物—杨树叶和栾树果壳进行了多种改性,并由此作为吸附剂分别研究了对水中污染物(重金属离子—Cu~(2+)和Pb~(2+)、有毒有机物—苯胺、大分子有机物—蛋白质)的吸附性能。 论文实验了改性温度、改性剂浓度和用量、改性时间等因素的影响,并由此确定了最佳改性条件。 在吸附实验中分别研究了静态吸附实验和动态吸附实验的实验条件,确定了吸附温度、吸附时间、pH,吸附柱的高度、初始污染物浓度、流速等因素的影响。在脱附实验中研究了脱附实验的实验条件,确定了脱附温度、脱附时间、pH等因素的影响。 利用NaCl对杨树叶进行改性,通过对重金属离子的吸附实验得出:0.3g改性杨树叶对浓度为100mg/L的Cu~(2+)的吸附率达82%,吸附量达13.7mg/g,与改性之前相比,吸附率提高了18%以上,吸附量提高了3mg/g以上;0.1g改性杨树叶对浓度为500mg/L的Pb~(2+)的吸附率达64%,吸附量达160.7mg/g,与改性之前相比,吸附率提高了12%以上,吸附量提高了31mg/g以上。通过进行热力学分析,Cu~(2+)和Pb~(2+)的吸附行为分别符合Langmuir和Freundich吸附等温模型,都为自发的、无序的、放热的物理吸附过程;通过进行动力学分析,Cu~(2+)和Pb~(2+)的吸附过程都符合准二级动力学,为快速吸附反应,吸附在室温下即可很快完成。通过脱附实验得出:用0.05mol/L的HCl在25℃下振荡15min,对Cu~(2+)的脱附率即可达到95%以上。 利用HNO3对栾树果壳进行改性,通过对苯胺的静态吸附实验得出:0.3g改性栾树果壳对浓度为120mg/L的苯胺吸附率达82%,吸附量达16.5mg/g,与改性之前相比,吸附率提高了45%以上,吸附量提高了9mg/g以上。通过进行热力学分析,该吸附行为符合Freundich吸附等温模型,为自发的、无序的、放热的物理吸附过程;通过进行动力学分析,该吸附过程符合准二级动力学,为快速吸附反应,吸附在室温下即可很快完成。 通过对苯胺的动态吸附实验得出:改性栾树果壳的吸附柱高度、初始苯胺浓度和流速对穿透时间有较大影响。随吸附柱高度的增加,穿透时间增长,随初始苯胺浓度、流速增大,穿透时间减小。BDST模型能够很好的描述改性栾树果壳的吸附柱高度和穿透时间之间的关系,而且能够预测只改变初始苯胺浓度或流速时的穿透时间;Thomas模型能够很好的描述改性栾树果壳对苯胺的吸附动力学,并且可以预测改性栾树果壳的吸附柱对苯胺的动态吸附量。 利用偶氮胂I对栾树果壳进行负载改性,通过对蛋白质的吸附实验得出:0.2g改性栾树果壳对浓度为80mg/L的蛋白质溶液吸附率达98%,吸附量达19.6mg/g。与负载改性之前相比,吸附率提高了41%以上,吸附量提高了8mg/g以上。通过进行热力学分析,该吸附行为符合Freundich吸附等温模型,为自发的、有序的、放热的化学吸附过程;通过进行动力学分析,该吸附过程符合准二级动力学,为快速吸附反应,吸附在室温下即可很快完成。


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