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核桃壳与花生壳对模拟废水中Cr（Ⅵ）的吸附特性研究

作　者: 钟璐
导　师: 鲁秀国
学　校: 华东交通大学
专　业: 环境工程
关键词: 核桃壳 花生壳 Cr（Ⅵ） 吸附
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


选用农林废弃物核桃壳和花生壳作为吸附剂吸附处理模拟废水中的Cr（Ⅵ），采用静态和动态吸附实验，研究其对Cr（Ⅵ）的吸附特性。静态吸附试验表明：（1）核桃壳静态吸附处理50mL浓度为20mg·L-1的Cr（Ⅵ）模拟水样，当温度为25℃，采用粒径为1.0-1.6mm新疆核桃壳1.0g、介质pH值为1.0、转速为200r/min、吸附时间为180min时，Cr（Ⅵ）的去除率可以达到98.68%。吸附后的水中Cr（Ⅵ）浓度为0.184mg·L-1，满足《污水综合排放标准》GB8978-1996一类污染物标准。（2）花生壳静态吸附处理50mL浓度为20mg·L-1的Cr（Ⅵ）模拟水样，当温度为25℃，采用粒径为1.6-2.5mm广东花生壳1.0g、介质pH值为1.0、转速为200r/min、吸附时间为180min时，Cr（Ⅵ）的去除率可以达到99.08%。吸附后的水中Cr（Ⅵ）浓度为0.144mg·L-1，满足《污水综合排放标准》GB8978-1996一类污染物标准。（3）随着体系温度的升高，核桃壳和花生壳对Cr（Ⅵ）的吸附量增加，它们的吸附等温曲线均为I型，并且Freundlich等温吸附方程比Langmuir等温吸附方程能更好地拟合吸附过程。（4）核桃壳和花生壳重复利用了10次以后其对Cr（Ⅵ）的去除率仍然分别保持在86%和90%以上，且再生后的核桃壳和花生壳吸附能力几乎都没有降低，至少可以循环使用6次。（5）通过核桃壳和花生壳对Cr（Ⅵ）的吸附动力学研究可知：拟二阶动力学方程拟合的相关系数R2为0.9993，均高于拟一阶动力学方程和叶洛维奇动力学方程的相关系数。动态吸附试验表明：（1）处理浓度为20mg·L-1的Cr（Ⅵ）模拟水样，当室温条件下，采用粒径为1.0-1.6mm的新疆核桃壳5.0g、介质pH值为1.0，流速为3.0mL·min-1时，Cr（Ⅵ）的去除率可以达到98.88%，吸附后的水中Cr（Ⅵ）浓度为0.224mg/L，达到《污水综合排放标准》GB8978-1996一类污染物标准。核桃壳吸附穿透曲线在142min时达到吸附穿透点，810min时达到吸附衰竭点；Thomas模型能较好地反映其吸附过程特征，核桃壳饱和吸附容量q0=6.1mg/g，在60min之内完成了脱附，在9min左右时出现了脱附液中Cr（Ⅵ）浓度最高点。（2）处理浓度为20mg/L的模拟水样，当采用粒径为1.6-2.5mm的广东花生壳5.0g、介质pH值为1.0、流速为3.0mL·min-1时，Cr（Ⅵ）的去除率可以达到99.08%，吸附后的水中Cr（Ⅵ）浓度为0.184mg·L-1，达到《污水综合排放标准》GB8978-1996一类污染物标准。花生壳吸附穿透曲线，219min时达到吸附穿透点，1312min时达到吸附衰竭点，Thomas模型能较好地反映其吸附过程特征，花生壳饱和吸附容量q0=9.4mg/g，在90min之内完成了脱附，在10min左右时出现了脱附液中Cr（Ⅵ）浓度最高点。改性吸附试验表明：（1）核桃壳用浓度（ω）为50%的磷酸溶液浸渍24小时，搅拌后去除液体部分，在50℃下烘干，再升至200℃加热90min，然后用蒸馏水洗净去除游离的磷酸根离子，最后在50℃下烘干，这些条件制备的改性核桃壳的吸附效果最好。用改性后核桃壳吸附浓度为200mg·L-1的Cr（Ⅵ）废水时其去除率仍有95.60%，而未改性核桃壳则只有77.60%。（2）当花生壳/改性剂为1:5时，加入乙醇/ZnSO4为1:5的溶液（ZnSO4浓度为0.1mol/L），置于80℃的恒温水浴锅中加热4h后，所获得的改性花生壳的吸附效果最好。用改性后花生壳吸附浓度为200mg·L-1的Cr（Ⅵ）废水时其去除率仍有92.89%，而未改性花生壳则只有88%。相比而言，改性核桃壳比改性花生壳对Cr（Ⅵ）废水的吸附效果更好。本研究结合SEM和FTIR手段对核桃壳和花生壳进行了分析，核桃壳和花生壳对Cr（Ⅵ）的去除并不是单一的化学或者物理吸附，而是一个包含氧化还原反应、各种吸附的复杂过程。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
第一章 绪论  10-19
  1.1 前言  10
  1.2 含铬废水概况  10-11
    1.2.1 含铬废水的来源  11
    1.2.2 含铬废水的危害  11
  1.3 国内外处理含 Cr(Ⅵ)废水的传统处理方法  11-18
    1.3.1 化学还原法  12-13
    1.3.2 电解法  13-14
    1.3.3 离子交换法  14-15
    1.3.4 膜分离法  15-16
    1.3.5 生物法  16
    1.3.6 吸附法  16-18
  1.4 研究意义  18
  1.5 研究内容  18-19
第二章 吸附实验及 Cr（Ⅵ）测定方法  19-23
  2.1 实验仪器和化学试剂  19-21
    2.1.1 实验仪器  19
    2.1.2 实验化学试剂  19-20
    2.1.3 实验装置  20-21
  2.2 实验方法  21-23
    2.2.1 吸附剂的制备  21
    2.2.2 Cr(Ⅵ)模拟废水的配制  21
    2.2.3 水中 Cr(Ⅵ)的测定方法  21-22
    2.2.4 静态吸附实验步骤  22
    2.2.5 动态吸附实验步骤  22-23
第三章 核桃壳、花生壳对废水中 Cr(Ⅵ)的静态吸附特性研究  23-43
  3.1 核桃壳对废水中 Cr(Ⅵ)的静态吸附特性研究  23-33
    3.1.1 核桃壳的组成成分  23
    3.1.2 核桃壳种类对吸附效率的影响  23-24
    3.1.3 核桃壳粒径对吸附效率的影响  24
    3.1.4 转速对吸附效率的影响  24-25
    3.1.5 水样初始 pH 值对吸附效率的影响  25-26
    3.1.6 核桃壳用量对吸附效率的影响  26-27
    3.1.7 吸附时间对吸附效率的影响  27
    3.1.8 核桃壳的重复利用实验  27-28
    3.1.9 核桃壳的解析再生实验  28-29
    3.1.10 吸附等温线的绘制与吸附等温方程的拟合  29-31
    3.1.11 吸附动力学  31-33
  3.2 花生壳对废水中 Cr(Ⅵ)的静态吸附特性研究  33-41
    3.2.1 花生壳的理化性质  33
    3.2.2 花生壳种类对吸附效率的影响  33-34
    3.2.3 花生壳粒径对吸附效率的影响  34
    3.2.4 水样初始 pH 值对吸附效率的影响  34-35
    3.2.5 吸附剂用量对吸附效率的影响  35-36
    3.2.6 吸附时间对吸附效率的影响  36-37
    3.2.7 花生壳的重复利用实验  37
    3.2.8 花生壳的解析再生实验  37-38
    3.2.9 吸附等温线的绘制与吸附等温方程的拟合  38-39
    3.2.10 吸附动力学  39-41
  3.3 本章小结  41-43
第四章 核桃壳、花生壳对废水中 Cr(Ⅵ)的动态吸附特性研究  43-55
  4.1 核桃壳对废水中 Cr(Ⅵ)的动态吸附特性研究  43-49
    4.1.1 核桃壳种类对吸附效率的影响  43
    4.1.2 核桃壳粒径对吸附效率的影响  43-44
    4.1.3 水样初始 pH 值对吸附效率的影响  44-45
    4.1.4 核桃壳用量对吸附效率的影响  45
    4.1.5 溶液流速对吸附效率的影响  45-46
    4.1.6 吸附穿透实验  46-47
    4.1.7 Thomas 模型线性拟合  47-48
    4.1.8 核桃壳动态脱附实验  48-49
  4.2 花生壳对废水中 Cr(Ⅵ)的动态吸附特性研究  49-54
    4.2.1 花生壳种类对吸附效率的影响  49
    4.2.2 花生壳粒径对吸附效率的影响  49-50
    4.2.3 水样初始 pH 值对吸附效率的影响  50
    4.2.4 花生壳用量对吸附效率的影响  50-51
    4.2.5 溶液流速对吸附效率的影响  51-52
    4.2.6 吸附穿透实验  52
    4.2.7 Thomas 模型线性拟合  52-53
    4.2.8 花生壳动态脱附实验  53-54
  4.3 本章小结  54-55
第五章 核桃壳、花生壳改性及其对废水中 Cr(Ⅵ)的吸附研究  55-65
  5.1 核桃壳改性及其对废水中 Cr(Ⅵ)的吸附特性研究  55-59
    5.1.1 改性原理  55
    5.1.2 改性方法  55
    5.1.3 改性条件优化  55-58
    5.1.4 改性核桃壳的表征——扫描电镜  58
    5.1.5 改性核桃壳吸附剂对 Cr(Ⅵ)的吸附研究  58-59
  5.2 花生壳改性及其对废水中 Cr(Ⅵ)的吸附特性研究  59-63
    5.2.1 改性原理  59
    5.2.2 改性方法  59
    5.2.3 改性条件优化  59-62
    5.2.4 改性花生壳的表征——扫描电镜  62-63
    5.2.5 改性花生壳吸附剂对 Cr(Ⅵ)的吸附研究  63
  5.3 本章小结  63-65
第六章 吸附机理的探讨  65-70
  6.1 pH 的变化及铬的形态变化  65-66
  6.2 扫描电镜分析  66-67
  6.3 红外光谱分析  67-69
  6.4 本章小结  69-70
第七章 总结  70-73
  7.1 结论  70-71
  7.2 展望  71-73
参考文献  73-77
个人简历 在读期间发表的学术论文  77-78
致谢  78

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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