改性玉米瓤吸附重金属Ni2+的研究

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重金属离子的污染问题一直受到人们的广泛关注,各种去除重金属离子的方法也在不断地更新和完善。近年来低价、高效的吸附剂的制备日益成为了人们研究的重点。农林废弃物成本低廉,在以废治废理念的驱动下,吸引了诸多研究者的目光。本篇论文采用农林废弃物玉米瓤,引入芬顿、氢氧化钠、柠檬酸改性,并对改性玉米瓤吸附重金属Ni2+进行研究,取得的成果如下:(1)在玉米瓤吸附剂改性方案的比选过程中,利用盐酸、氢氧化钠、芬顿对玉米瓤粉末进行各自单独改性和试剂组合改性的效果进行对比,确定了“芬顿+氢氧化钠”的改性玉米瓤粉末的体系具有最优化。经“芬顿+氢氧化钠”的预处理以后,玉米瓤粉末的表面结构变得疏松,表面褶皱明显,表面积有所提高。在经过柠檬酸处理以后,其羧基含量有所增加,提高了吸附剂结合位点的数目,使玉米瓤吸附剂的吸附能力得以进一步加强。(2)在玉米瓤吸附剂改性方案的优化阶段中,探究了芬顿反应的底水的量、芬顿的比例、玉米瓤氢氧化钠的固液比和柠檬酸热反应的时间对吸附剂吸附Ni2+的影响。实验发现添加50mL底水的玉米瓤粉末在芬顿改性下的效果更好。随着芬顿比例和玉米瓤氢氧化钠固液比的提升,玉米瓤吸附剂的吸附容量都随之提升。但是当芬顿比例超过1:1.5时,玉米瓤吸附剂对Ni2+吸附容量的提升效果大幅降低;而玉米瓤氢氧化钠的固液比超过1:15时,玉米瓤吸附剂对Ni2+的吸附容量也开始大幅降低。柠檬酸热反应时间的控制直接影响了官能团的改性效果,实验结果表明,柠檬酸热反应的最佳反应时长为1.5h。(3)对玉米瓤吸附剂吸附Ni2+的过程的研究表明:玉米瓤吸附剂吸附重金属Ni2+最适宜的pH为6。在100mL20mg/L的条件下0.2g为玉米瓤吸附剂的最佳投加量;当吸附温度为25℃时,玉米瓤吸附剂对Ni2+吸附的经济性与去除率达到最优;初始离子浓度为20mg/L时,去除率达到84.46%,随着浓度的增加去除率逐步下降。在离子共存分析中选用的重金属离子为铬离子,实验发现在玉米瓤吸附剂在低投加量(<2g/L)时铬离子共存有一定的影响,随着投加量的提升,影响效果不明显。此外实验中还对吸附剂吸附Ni2+过程中的动力学、热力学进行了模拟,发现改性玉米瓤吸附Ni2+在动力学上更符合准二级动力学模型,在吸附热力学上更符合Langmuir吸附等温线模型。根据热力学的模拟结果得出,玉米瓤吸附剂对Ni2+的最大吸附容量为17.24mg/g。(4)在改性玉米瓤的解吸复吸实验中发现,在使用盐酸为解吸剂的情况下,解吸剂的最佳浓度为0.15 mol/L,解吸的最佳温度为30℃。多次实验的结果表明,盐酸对改性玉米瓤吸附Ni2+的解吸率可达到90%以上,吸附再生率也可达85%左右,吸附材料具有一定的解吸复吸能力。
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