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在我国,染料产品的应用非常广泛,涉及生产生活中的许多行业,产生经济效益的同时也带来了大量的染料废水。一般来说,染料废水的特点是成分复杂、难降解、色度大,属较难处理的废水之一。现阶段,常见的处理方法有吸附法、生物法、电化学法和光催化氧化法等,其中,吸附法因其操作相对简单、处理效果好、不产生二次污染和资金投入较少等优势,广泛应用于废水处理的过程中。常见的吸附剂有生物质吸附剂、活性炭、凹凸棒和吸附树脂等,目前,如何制备价廉高效且环境友好的吸附剂已成研究的热点之一。豆渣作为大豆在生产加工过程的副产物,在中小城市每年的产量巨大,其主要成分为纤维素等,相关吸附研究报道不多。因此,本研究利用豆渣作为原材料,改性制备吸附剂以进一步探究其吸附性能。(1)选取某地现有的三种染料污水作为代表性染料--亚甲基蓝(MB)、中性红(NR)和孔雀石绿(MG),作为本文的吸附质,三种吸附剂分别为纤维素吸附剂(OA),十二烷基硫酸钠改性吸附剂(SOA)和豆渣700℃炭化的生物炭(BC-OA)。(2)对比吸附剂的表征表明,OA和SOA表面呈现出较多的中孔,明显的褶皱,结构很蓬松;根据吸附前后红外光谱的对比可知,官能团羟基(O-H),羰基(C=O)和醚键(C-O-C)吸收峰的锐度和频率发生了明显的“红移”。而BC-OA表面呈“蜂窝状”的多孔结构;同时,峰值出现在1560.55 cm-1处说明出现了苯环或芳香族的特征峰值,这说明高温炭化有助于芳香基团的形成。(3)吸附实验探究的单因素有吸附剂添加量、溶液pH、吸附时间、溶液初始浓度和溶液盐离子浓度,得到吸附剂OA和SOA吸附染料的最佳pH值为8.0(中性红在碱性条件下会产生沉淀,最佳pH值为6.0);三种吸附剂吸附染料MB、NR和MG的最适添加量分别为0.8 g/L、0.8 g/L和1.0 g/L,达到平衡的时间为60 min。L9(34)的正交试验得到吸附的最优实验条件组合。(4)利用Langmuir、Freundlich和Temkin等温线模型对吸附实验结果进行拟合,得到吸附过程符合Langmuir模型,同时,计算OA、SOA和BC-OA对MB的最大吸附量分别为238.10mg/g、334.83 mg/g和158.00 mg/g,对NR的最大吸附量分别为208.33 mg/g、227.27 mg/g和212.76 mg/g,对MG的最大吸附量分别为40.98 mg/g、125.00 mg/g和454.54 mg/g。Temkin模型的拟合效果也很好,具有一般适用性。(5)热力学模型的数据表明,吸附剂的吸附过程皆为自发进行的;其中,OA和SOA的吸附反应是放热的,而BC-OA的吸附反应是吸热的。(6)利用超声波振荡对OA、SOA和BC-OA进行吸附--脱附5个循环的再生实验。随着循环次数的增加,吸附剂的再生效率和吸附量都随之降低。(7)吸附动力学研究结果表明:准二级动力学模型对吸附过程的拟合程度较高,相关系数R2都在0.9957之上,同时,吸附速率常数k的数值始终小于1,反应过程很迅速。利用膜外扩散和颗粒内扩散模型拟合的结果得出吸附过程在膜外扩散模型拟合的相关系数R2较大,同时,膜外扩散模型的拟合图线未过原点,这说明膜外扩散是控制吸附反应速率的主要因素。(8)根据对吸附剂表征和吸附实验结果得知相关吸附机理,OA和SOA吸附染料的作用关系主要体现以静电吸引的作用方式相结合;同时,BC-OA吸附染料的作用关系体现为静电吸引和π-π共轭作用。本文研究的吸附剂材料是通过废弃的豆渣材料改性而来的,价廉易得,环境友好,无二次污染,吸附效果良好,因此,本研究制备得到的吸附剂具有一定的应用前景。