米糠和小麥殼及其改性材料處理鎘污染廢水的研究.pdf

1、本研究從農(nóng)業(yè)廢棄物資源化再利用出發(fā)，以米糠和小麥殼為原料，使用氫氧化鈉、高錳酸鉀及二者聯(lián)合對其進行改性，獲得對重金屬鎘具有高效吸附性能的生物吸附劑。通過單因素靜態(tài)和動態(tài)吸附實驗系統(tǒng)研究了吸附劑用量、溶液初始濃度、初始pH、接觸反應(yīng)時間、共存離子和溫度對吸附效果的影響;對改性工藝中氫氧化鈉濃度、高錳酸鉀濃度、改性時間和高錳酸鉀改性固液比進行了優(yōu)化;在此基礎(chǔ)上利用掃描電鏡、紅外光譜表征結(jié)合動力學(xué)和吸附等溫線分析，對改性和吸附機理進行了初步探

2、討。
　　(1)單因素靜態(tài)吸附實驗研究表明，初始pH在2以下時，吸附量很小，pH在2-4范圍內(nèi)時吸附量迅速增大，pH在4-8時吸附量變化較小;各種吸附材料均在4h內(nèi)達到吸附平衡;當溶液中存在Na+和Ca2+時，會對各種吸附材料的吸附性能產(chǎn)生影響，Ca2+存在產(chǎn)生的影響大于Na+;溫度升高有利于吸附的進行。動態(tài)吸附影響因素研究結(jié)果與靜態(tài)吸附相似。
　　(2)在鎘溶液初始濃度為50-200mg/l，初始pH控制為6.5左右，溫度

3、為25℃，設(shè)定轉(zhuǎn)速為130r/min，振蕩吸附4小時，材料的最大吸附量分別為:氫氧化鈉-高錳酸鉀聯(lián)合改性米糠(28.33mg/g)＞高錳酸鉀改性米糠(19.01mg/g)＞氫氧化鈉改性米糠(12.06mg/g)＞原始米糠(4.88mg/g);氫氧化鈉-高錳酸鉀聯(lián)合改性小麥殼(26.74mg/g)＞高錳酸鉀改性小麥殼(21.88mg/g)＞氫氧化鈉改性小麥殼(7.29mg/g)＞原始小麥殼(3.18mg/g)，充分說明使用氫氧化鈉和高錳酸

4、鉀分別及聯(lián)合改性米糠或小麥殼均對其吸附能力有大幅提升，改性效果較好。
　　(3)通過單因素實驗，得出綜合較優(yōu)的改性條件為氫氧化鈉溶液濃度控制在0.5mol/l;高錳酸鉀溶液質(zhì)量分數(shù)控制在2w％;氫氧化鈉室溫浸泡改性24h，高錳酸鉀室溫浸泡改性4h;高錳酸鉀改性時固液比為1∶15較為合理。而固液比為1∶50的高錳酸鉀改性氫氧化鈉處理后的米糠和小麥殼，在初始濃度為200mg/1的鎘溶液中吸附量分別高達71.50mg/g和69.99mg

5、/g。
　　(4)通過掃描電鏡和紅外光譜分析表明，改性后米糠和小麥殼結(jié)構(gòu)變得更加疏松，比表面積增大，壁表面變得更加粗糙，暴露出更多的官能團，并且出現(xiàn)一些孔洞和小顆粒狀MnO2物質(zhì);吸附后材料表面有絮狀物出現(xiàn)，說明吸附過程存在靜電吸附和微沉淀機理。紅外光譜分析改性后沒有新增的峰出現(xiàn)，但部分峰值有所加強。實驗過程中發(fā)現(xiàn)，通過改性的米糠和小麥殼材料在吸附結(jié)束后，靜置2min即自行沉到溶液底部，非常容易實現(xiàn)固液分離。
　　米糠和小麥