论文部分内容阅读
随着现代工业的迅速发展,重金属污染日趋严重。如何消除重金属的危害并有效地回收重金属是当今环境保护工作面临的突出问题。生物吸附法作为一种新兴的重金属去除回收技术,具有原料来源广泛、吸附效率高、环境友好、不产生二次污染等优点,具有广阔的应用前景。本论文以柿子粉为原料,利用其主要的有效成分——单宁,分别通过硫酸和氯化钙等进行化学改性,制备了两种重金属离子生物吸附剂：硫酸改性柿子吸附剂(SPP)和氯化钙改性柿子吸附剂(CPP),并将它们用于吸附水溶液中Cu2+、Pb2+、Zn2+和Cd2+等重金属离子。利用粒度分布、扫描电镜、比表面积、红外光谱等分析手段对改性前后的柿子粉进行了表征；通过静态实验方法考察了初始溶液pH值、反应温度、反应时间、初始金属离子浓度等因素对吸附过程的影响；分析了这四种金属离子的吸附热力学、吸附动力学及吸附等温线；通过柱吸附实验探索了低溶液pH下Pb2+/Zn2+和Pb2+/Cd2+两组混合溶液的分离；考察了生物吸附剂的循环再生性能,并对吸附机理进行了探讨。柿子粉分别经硫酸和氯化钙改性后,粒度减小,比表面积增大,微观形貌上更加紧密,说明改性处理使得分子间的相互作用得到加强,有效减少柿子粉的水溶性。溶液pH值是影响生物吸附剂吸附Cu2+、Pb2+、Zn2+和Cd2+的重要因素。在30-60℃温度范围内,根据吸附过程的热力学计算结果可知,SPP对Cu2+、Pb2+、Zn2+的吸附均是放热过程,对Cd2+的吸附是吸热过程；CPP对这四种金属离子的吸附均是放热过程。吸附动力学的研究结果表明,SPP和CPP对Cu2+、Pb2+、Zn2+和Cd2+的吸附速度都很快,在30 min内基本达到吸附平衡,吸附动力学均符合准二级动力学方程。吸附等温线研究结果表明,SPP和CPP对Cu2+、Pb2+、Zn2+和Cd2+的吸附较符合Langmuir模型。SPP对Cu2+、Pb2+、Zn2+和Cd2+的最大吸附量分别为89.2、285.7、75.3和106.4mg/g,CPP对上述金属离子的最大吸附量分别为93.2、299.4、72.1和123.3mg/g,均显著高于原始柿子粉PP对这四种离子的吸附量。吸附了金属离子的柿子生物吸附剂可以用0.1 mol/L HC1溶液解吸再生,经过5次循环使用吸附能力降低很小。柱吸附实验结果表明可以通过固定床实现水溶液中Pb2+/Zn2+和Pb2+/Cd2+的分离或从大量Zn2+或Cd2+溶液中富集Pb2+。根据吸附前后溶液pH的变化和红外光谱中特征吸收峰的移动,说明在吸附过程中可能主要发生了重金属离子与活性官能团(酚羟基、羧基)的离子交换反应及表面配合反应。