改性甘蔗渣對(duì)重金屬離子吸附行為研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展,大量重金屬?gòu)U水的排放嚴(yán)重污染了環(huán)境,重金屬污染已成為全球最嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一,其治理迫在眉睫。目前,處理重金屬?gòu)U水常用的方法主要有化學(xué)沉淀法、氧化還原法、離子交換法、溶劑萃取法、膜分離法、電解法等。以上幾種重金屬?gòu)U水的處理方法大部分都存在成本高、操作復(fù)雜和二次污染等問(wèn)題。近年來(lái),生物吸附法因其操作簡(jiǎn)單、原材料來(lái)源豐富、環(huán)境友好等特點(diǎn)而備受關(guān)注。但未經(jīng)處理的生物吸附劑存在吸附容量較低,對(duì)重金屬?gòu)U水的處理效率不高等問(wèn)題。因此

2、,吸附劑的改性近年來(lái)一直是眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)。
　　本文采一種簡(jiǎn)單、溫和的方法制備了均苯四甲酸二酐(PMDA)和乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)改性甘蔗渣,用紅外光譜和掃描電子顯微鏡對(duì)改性前后的甘蔗渣進(jìn)行了表征,考察了吸附時(shí)間、重金屬離子濃度、吸附劑用量、酸度對(duì)吸附容量的影響,研究了未改性、PMDA改性、EDTAD改性甘蔗渣對(duì)Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+四種重金屬離子的吸附行為。探討了Na+、K+、Ca2+、Mg2+四種共

3、存離子對(duì)吸附的影響,采用HCl、HNO3、EDTA為洗脫劑,進(jìn)一步研究了改性吸附劑的再生吸附性能,并取得到如下研究成果:
　　1.經(jīng)PMDA和EDTAD改性的甘蔗渣對(duì)四種重金屬離子Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+的吸附能力得到了很大的提高。紅外光譜分析表明改性后甘蔗渣表面引入了大量的羧基、氨基官能團(tuán)。兩種改性吸附劑對(duì)Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+的吸附過(guò)程中,前20min吸附反應(yīng)速率很高,吸附量可以達(dá)到平衡吸附量的9

4、0％以上。吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程可以用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程很好的描述,其吸附速率受金屬離子濃度和甘蔗渣表面的活性位點(diǎn)數(shù)控制。等溫吸附過(guò)程用Langmuir模型擬合,線性相關(guān)性系數(shù)均大于0.998,表明了改性前后甘蔗渣對(duì)重金屬離子的吸附主要是單分子層吸附,物理吸附和化學(xué)吸附可能同時(shí)存在于吸附劑對(duì)重金屬離子的吸附過(guò)程中。
　　2.吸附熱力學(xué)結(jié)果顯示:經(jīng)PMDA和EDTAD改性的甘蔗渣對(duì)Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+吸附反應(yīng)都屬于自發(fā)反應(yīng),

5、PMDA改性甘蔗渣對(duì)Cu2+和Pb2+的吸附屬于吸熱反應(yīng),對(duì)Zn2+、Cd2+的吸附屬于放熱反應(yīng)。
　　3.酸度實(shí)驗(yàn)表明:在較寬的范圍內(nèi),經(jīng)EDTAD改性甘蔗渣在較寬的pH值(2.0～7.0)范圍內(nèi)對(duì)金屬離子的吸附容量影響較小。干擾實(shí)驗(yàn)表明:共存離子Na+,K+,Mg2+,Ca2+這四種離子單獨(dú)存在或是以不同的濃度組合對(duì)金屬離子的吸附影響較小。以上結(jié)果說(shuō)明EDTAD改性甘蔗渣具有較強(qiáng)的抗酸性、抗干擾性,在實(shí)際應(yīng)用中具有很好的前景。

6、
　　4.用EDTA作洗脫劑,連續(xù)3次對(duì)吸附金屬離子的吸附劑進(jìn)行解吸附-吸附實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:實(shí)驗(yàn)過(guò)程中減少吸附量小于最大吸附量的10%,說(shuō)明改性甘蔗渣有良好的再生能力。
　　5.吸附機(jī)理探討結(jié)果表明:改性甘蔗渣表面的羧基及羥基參與了吸附反應(yīng),重金屬離子的吸附主要以離子交換為主,鉛離子在吸附過(guò)程中在甘蔗渣表面發(fā)生了微沉淀。改性甘蔗渣對(duì)四種金屬離子的親和力大小順序?yàn)镻b2+>Cu2+>>Zn2+,Cd2+,可通過(guò)控制溶液的條件實(shí)