柿廢渣對重金屬Pb2+和Cd2+吸附效果和機(jī)理的研究.pdf

1、近年來環(huán)境問題得到了社會廣泛關(guān)注，特別是污水中的重金屬由于其特點(diǎn)和危害使得如何清除并回收污水中的重金屬成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)問題。農(nóng)林廢棄物作為吸附劑具有來源廣泛、吸附效率高、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、廢物利用和減少二次污染等優(yōu)點(diǎn)，因此作為污水處理吸附劑具有廣闊的開發(fā)前景。
　　本文以本實(shí)驗(yàn)室釀酒后得到的柿子廢渣為原料，利用其中的主要成分纖維素和單寧制備生物吸附劑，并通過對生物吸附劑進(jìn)行化學(xué)改性增加其吸附效率，對溶液中的Pb2+和Cd2+兩

2、種重金屬進(jìn)行吸附行為研究。本試驗(yàn)首先對吸附劑原材料進(jìn)行不同的處理，并比較不同處理方法得到的吸附劑的吸附效果與實(shí)際生產(chǎn)的可行性，最終考慮到性價(jià)比與吸附率，采用烘干的柿子渣作為吸附劑的原材料進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。同時(shí)由于未改性的吸附劑吸附容量較小，因此采用酸改性、堿改性和無機(jī)鹽改性的方法比較不同改性方法對吸附劑改性效果的影響，最后選擇氫氧化鈉改性作為后續(xù)試驗(yàn)的改性方法。
　　對未改性吸附劑與改性吸附劑的研究與對比主要通過表征分析、靜態(tài)試驗(yàn)、動

3、態(tài)試驗(yàn)以及動力學(xué)、熱力學(xué)和等溫線試驗(yàn)來進(jìn)行。通過使用電鏡掃描，觀察吸附劑改性前后的表面特點(diǎn)，并在同一時(shí)間研究了其吸附表面的特點(diǎn)及其作用;通過靜態(tài)試驗(yàn)研究方式對廢渣吸附劑PR和氫氧化鈉改性柿子廢渣吸附劑NPR的吸附干擾因素即pH值、溫度、時(shí)間、目標(biāo)離子濃度和干擾離子濃度對吸附效果的影響;分析了吸附Pb2+與Cd2+重金屬離子的吸附等溫線、吸附熱力學(xué)與吸附動力學(xué);通過柱吸附研究了PR與NPR的動態(tài)吸附效果;通過動態(tài)試驗(yàn)的方法，對吸附劑的動態(tài)

4、吸附效果進(jìn)行了探究;考察了兩種吸附劑的再利用性能，并對吸附的基本原理進(jìn)行了探討。
　　柿子廢渣吸附劑表面粗糙，經(jīng)過改性后表面增加了許多孔洞，比較面積增大，提升了吸附效果?？梢猿醪讲聹y吸附劑改性前后其主要吸附過程進(jìn)行在吸附劑的表面，因此隨著比表面積的增加，吸附劑的吸附效果會得到提升，而改性后的吸附劑孔洞增多極大的提升的其比表面積因此其吸附效果相對未改性前會有明顯變化。
　　pH值對PR與NPR吸附劑均有影響，最佳反應(yīng)pH值在4

5、.0～5.0之間，但pH值對PR吸附劑的影響要大于對NPR吸附劑的影響，因?yàn)橥ㄟ^改性后吸附劑的結(jié)合位點(diǎn)增多，受H+的干擾變小。在改變離子溶液濃度時(shí)，隨著離子溶液濃度的增加，吸附效率不斷降低，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理，進(jìn)行吸附等溫線研究，得到吸附劑對Pb2+與Cd2+的飽和吸附容量為46.08mg·g-1和25.00 mg·g-1而經(jīng)過改性后的NPR吸附劑對Pb2+與Cd2+的飽和吸附容量為106.75mg·g-1和46.54mg·g-1，改性

6、后吸附容量約是改性前吸附容量的2倍多，說明改性后效果顯著。通過對Langmuir和Freundlich模型進(jìn)行擬合，結(jié)果PR與NPR都與Langmuir模型擬合性好，說明吸附劑的吸附主要為表面單分子層吸附，并且改性并沒有改變其主要吸附機(jī)理。PR與NPR吸附劑的吸附效果基本不受溫度影響，通過熱力學(xué)研究，對吸附劑的吸附過程的自發(fā)性與吸放熱進(jìn)行探究，結(jié)果表明兩種吸附劑的吸附過程均是自發(fā)進(jìn)行并且過程中放熱，進(jìn)一步的明確了改性并沒有對吸附的機(jī)理進(jìn)

7、行改變而是對吸附劑的活性集團(tuán)進(jìn)行了優(yōu)化。通過對不同時(shí)間吸附效果影響的研究發(fā)現(xiàn)柿子廢渣吸附劑的吸附速率很快，PR吸附劑在1h內(nèi)完成吸附，而通過改性后NPR吸附劑在30min左右完成吸附，吸附速率進(jìn)一步增加。整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后對兩種吸附劑進(jìn)行吸附動力學(xué)研究，通過對一級動力學(xué)、準(zhǔn)二級動力學(xué)和內(nèi)擴(kuò)散模型進(jìn)行擬合發(fā)現(xiàn)吸附劑與準(zhǔn)二級動力學(xué)模型擬合度高，吸附過程受兩種因素控制，主要發(fā)生在吸附劑表面。由于實(shí)際生產(chǎn)中污水存在其余共存離子，因此使用Ca2+、Z