廢棄農(nóng)作物制備的活性炭和膨潤土吸附環(huán)境中的污染物.pdf

1、吸附是重要的處理廢水的方法之一，吸附劑的性能與成本是決定吸附處理工藝中最為重要的兩個(gè)指標(biāo)參數(shù)，研究廉價(jià)高效的吸附劑一直是環(huán)境治理中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有巨量的副產(chǎn)物如作為秸稈等，目前這部分的資源利用程度很低，大部分用作燃料或成為廢棄物。開發(fā)利用廢棄的農(nóng)作物，對于節(jié)約資源提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值有著重要的意義。本文開展了以農(nóng)業(yè)廢棄物活性炭和膨潤土為吸附劑吸附環(huán)境中的污染物方面的研究，并利用化學(xué)計(jì)量學(xué)中的數(shù)據(jù)解析方法，研究了混合污染物體系

2、中的吸附行為，對吸附劑的再生利用進(jìn)行了相關(guān)研究。
　　1.玉米秸稈活性炭吸附活性艷紅與苯酚及吸附方式的影響
　　以玉米秸稈為原料，以H3PO4為活化劑經(jīng)微波方法制備的玉米秸稈活性炭(CSAC)為吸附劑，研究了其對活性艷紅(K-2BP)和苯酚及其二元混合溶液的吸附熱力學(xué)與動力學(xué)行為。采用Langmuir、Freundlich和Redlich-Peterson方程討論吸附等溫線，假一級或假二級動力學(xué)模型分析吸附動力學(xué)參數(shù)，其飽和

3、吸附容量分別為126 mg/g和112 mg/g，Langmuir吸附平衡常數(shù)分別為0.125和0.0408 L/mg。試驗(yàn)了三種吸附方式包括:兩步吸附、依次加入吸附劑、負(fù)載吸附劑與新吸附劑聯(lián)用以提高吸附過程的去除效率和時(shí)間效率，負(fù)載后的CSAC采用微波輻射再生。所得試驗(yàn)結(jié)果有助于玉米秸稈活性炭在廢水處理中更好的應(yīng)用。
　　2.豆莢活性炭柱吸附單染料及混合染料溶液
　　以豆莢為原料，以H3PO4為活化劑制備的豆莢活性炭(PA

4、C)為吸附劑，研究了酸性大紅(AS-GR)、弱酸性橙(GS)、靛紅(IC)及活性紫(K-3R)單染料體系的吸附熱力學(xué)和動力學(xué)行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各單組分染料溶液在活性炭上的吸附等溫線符合Langmuir等溫式，其中PAC對AS-GR、GS、IC和K-3R的最大吸附量分別為436、327、249和175?mol/g，吸附平衡常數(shù)分別為0.732、0.243、0.529和0.0593 L/?mol。單組分染料吸附動力學(xué)符合假二級動力學(xué)模型。

5、測定了上述四種染料在固定床吸附柱上的穿透曲線，討論了染料起始濃度、溶液流速、活性炭填充高度對穿透曲線的影響，并觀察到混合染料溶液中各染料在穿透曲線上的差異。在小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)柱條件下，固定床吸附柱的吸附效率與吸附速率低于同樣吸附劑與溶液條件下單步吸附法。
　　3.膨潤土吸附亞甲基藍(lán)的數(shù)據(jù)分析與后續(xù)處理過程
　　以膨潤土為吸附劑處理模擬染料廢水，選用了吸附研究中最為常用的亞甲基藍(lán)為模型被吸附物。在光度法測定亞甲基藍(lán)濃度時(shí)發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)曲

6、線線性度不高，亞甲基藍(lán)濃度對其吸收光譜形狀的影響，致使?jié)舛葴y定可能存在較大的系統(tǒng)誤差。因此以分光光度法研究亞甲基藍(lán)的聚合行為，采用迭代求解算法計(jì)算出二聚常數(shù)，并解析得到亞甲基藍(lán)的單體和二聚體的吸收光譜，消除了亞甲基藍(lán)自聚平衡對濃度測定的干擾。對吸附染料后的膨潤土進(jìn)行了再生與重復(fù)利用方面的試驗(yàn)，結(jié)果表明，高溫焙燒處理的膨潤土雖能恢復(fù)部分吸附容量，但吸附效果遠(yuǎn)不及原土；對吸附后的膨潤土用濃磷酸活化并經(jīng)微波處理后，得到膨潤土/活性炭復(fù)合物，有

7、效地吸附陽離子染料和陰離子染料。
　　4.石英晶體微天平監(jiān)測酸性染料在殼聚糖表面的吸附特性
　　以阻抗分析法研究了壓電石英晶體(PQC)中的3次和5次諧波的響應(yīng)特性，并在此基礎(chǔ)上，采用QCM監(jiān)測了酸性染料在殼聚糖膜上的吸附特性。結(jié)果表明，對于相同的質(zhì)量負(fù)載變化，QCM的基頻、3次和5次諧波的諧振頻率差之比約為1:3:5。隨著溶液(??)1/2增加，QCM的諧振頻率線性下降，而動態(tài)電阻則線性上升。在所用實(shí)驗(yàn)條件下，其基頻、3次