改性炭基吸附劑去除水中重金屬和染料的研究

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1、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論又萬方數(shù)據(jù)改性炭基吸附劑去除水中重金屬和染料的研究作者姓名：學(xué)科專業(yè)：導(dǎo)師姓名：完成時間：馬纓應(yīng)用化學(xué)盛國平教授二。一四年五月萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster'SdegreeModifiedCarbonaceousAdsorbentforHeavyMetalsandDyeRemovalfromtheAqueousSolutionAuthor’SName：Speciality：Supervisor：1?'1-orinlslaedtlme：Yi

2、ngMaAppliedChemistryProf．Guo—PingShengMay，2014萬方數(shù)據(jù)III萬方數(shù)據(jù)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行研究工作所取得的成果。除已特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含任何他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。與我一同工作的同志對本研究所做的貢獻均已在論文中作了明確的說明。作者簽名：曼熊簽字日期：蒸!望：墨!!中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明作為申請學(xué)位的條件之一，學(xué)位論文著作權(quán)擁有者授權(quán)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)擁有學(xué)位論文的部分使用權(quán)，即：學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文

3、的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱，可以將學(xué)位論文編入《中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》等有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。本人提交的電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。保密的學(xué)位論文在解密后也遵守此規(guī)定。Ⅵ瞼開口保密(年)作者簽名：堡盟導(dǎo)師簽名：IV簽字日期：≥十』氅萬方數(shù)據(jù)V萬方數(shù)據(jù)摘要有毒物質(zhì)(如重金屬和染料)的大量排放導(dǎo)致環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重。本文選用炭基吸附劑對水中的重金屬和染料污染物進行吸附去除，針對其表面官能團有限、對重金屬等污染物吸附容量較低等缺陷，對生物炭和炭纖維進行表面化學(xué)修飾，以改善其對重金屬污染物的去除性能。

4、同時制備了光催化劑改性的活性碳纖維，以期通過吸附一光催化降解方式提高炭纖維對有機染料羅丹明的去除效果。修飾前后的材料通過傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(SEM)和x射線光電子能譜CAPS)等方法進行表征。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：一、使用聚乙烯亞胺(PE0對生物炭進行表面化學(xué)修飾，使其表面接枝大量氨基，進而提高該吸附劑對重金屬Cr(VI)的吸附去除。實驗考察了pH值、接觸時問、初始Cr(VI)濃度等對其吸附性能的影響，并探究了Cr(V0與PEI修飾的生物炭相互作用機理。結(jié)果表明，Cr(VI)吸附過程符合擬二級動力學(xué)模型和Langmuir吸附模型。改性后吸附劑對C

5、r(VI)的吸附能力顯著提高，在pH值為6．8時，PEI-alkali-biochars對Cr(VI)的最大吸附容量為435．7mg／g，遠(yuǎn)高于初始生物炭的23．09mg／g。同時，PEI修飾后的生物炭對Cr(VI)的吸附能力受溶液pH的影響，較低的pH更有利于Cr(VI)的吸附。該吸附劑用1M鹽酸再生時，在吸附解吸實驗6個周期內(nèi)性能無明顯降低，體現(xiàn)了很好的穩(wěn)定性。因此，改性后的生物炭對重金屬Cr(VI)具有良好的吸附性能，同時表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性。二、采用PEI修飾聚乙烯醇(PVA)基活性碳纖維，并對水中Cr(VI)進行吸附去除。實驗結(jié)果表明，該吸附符合Langmuir

6、模型，PEI．ACF對Cr(VI)的最大吸附容量為85．05mg／g。同時，利用此吸附劑，對含有Cu2+、zn2十、Cd2+、Pb2+的復(fù)合重金屬污染物進行吸附動力學(xué)實驗、吸附．解吸附連續(xù)周期實驗。實驗結(jié)果表明，雖然重金屬吸附總量和Cr(VI)相比沒有明顯變化，但其總的吸附平衡時間卻從1．5小時增加至約6個小時。并且，PEI．ACF對這幾種重金屬的吸附優(yōu)先級為Pb(II)>Cu(II)>Zn(II)>Cd(II)，對Pb(II)、Cu(II)、Zn(II)的吸附過程符合擬二級(pseudo—second．order)動力學(xué)模型。在三個連續(xù)周期的吸附解吸附試萬方數(shù)據(jù)摘要驗

7、中，第二個周期時，整個混合金屬的去除率已經(jīng)達(dá)不到20％，第三個周期時，吸附率繼續(xù)下降至15％。究其原因，可能是因為這四種金屬和Cr(VI)吸附在PEI．ACF表面的主要作用機理不同。HCl對于這四種帶有正電荷的金屬離子來講不是理想的解吸劑，反而會使吸附劑表面帶有過多的正電荷，使得減少PEI．ACF上官能團對金屬離子的電荷吸引，從而減少了吸附活性位點。三、分別用光催化劑Ti02和Ga203修飾自制的PVA基活性碳纖維，制備了Ti02／ACF和Ga203／ACF，用來吸附一光降解染料污染物羅丹明。實驗結(jié)果表明，Ti02和Ga203都不同程度地