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林业废弃物对水中污染物吸附性能的研究

作　者: 李玉庆
导　师: 高俊杰
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 吸附 杨树叶 栾树果壳 Cu2+ Pb2+ 苯胺 蛋白质
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


论文通过对林业废弃物—杨树叶和栾树果壳进行了多种改性，并由此作为吸附剂分别研究了对水中污染物(重金属离子—Cu2+和Pb2+、有毒有机物—苯胺、大分子有机物—蛋白质)的吸附性能。论文实验了改性温度、改性剂浓度和用量、改性时间等因素的影响，并由此确定了最佳改性条件。在吸附实验中分别研究了静态吸附实验和动态吸附实验的实验条件，确定了吸附温度、吸附时间、pH，吸附柱的高度、初始污染物浓度、流速等因素的影响。在脱附实验中研究了脱附实验的实验条件，确定了脱附温度、脱附时间、pH等因素的影响。利用NaCl对杨树叶进行改性，通过对重金属离子的吸附实验得出：0.3g改性杨树叶对浓度为100mg/L的Cu2+的吸附率达82%，吸附量达13.7mg/g，与改性之前相比，吸附率提高了18%以上，吸附量提高了3mg/g以上；0.1g改性杨树叶对浓度为500mg/L的Pb2+的吸附率达64%，吸附量达160.7mg/g，与改性之前相比，吸附率提高了12%以上，吸附量提高了31mg/g以上。通过进行热力学分析，Cu2+和Pb2+的吸附行为分别符合Langmuir和Freundich吸附等温模型，都为自发的、无序的、放热的物理吸附过程；通过进行动力学分析，Cu2+和Pb2+的吸附过程都符合准二级动力学，为快速吸附反应，吸附在室温下即可很快完成。通过脱附实验得出：用0.05mol/L的HCl在25℃下振荡15min，对Cu2+的脱附率即可达到95%以上。利用HNO3对栾树果壳进行改性，通过对苯胺的静态吸附实验得出：0.3g改性栾树果壳对浓度为120mg/L的苯胺吸附率达82%，吸附量达16.5mg/g，与改性之前相比，吸附率提高了45%以上，吸附量提高了9mg/g以上。通过进行热力学分析，该吸附行为符合Freundich吸附等温模型，为自发的、无序的、放热的物理吸附过程；通过进行动力学分析，该吸附过程符合准二级动力学，为快速吸附反应，吸附在室温下即可很快完成。通过对苯胺的动态吸附实验得出：改性栾树果壳的吸附柱高度、初始苯胺浓度和流速对穿透时间有较大影响。随吸附柱高度的增加，穿透时间增长，随初始苯胺浓度、流速增大，穿透时间减小。BDST模型能够很好的描述改性栾树果壳的吸附柱高度和穿透时间之间的关系，而且能够预测只改变初始苯胺浓度或流速时的穿透时间；Thomas模型能够很好的描述改性栾树果壳对苯胺的吸附动力学，并且可以预测改性栾树果壳的吸附柱对苯胺的动态吸附量。利用偶氮胂I对栾树果壳进行负载改性，通过对蛋白质的吸附实验得出：0.2g改性栾树果壳对浓度为80mg/L的蛋白质溶液吸附率达98%，吸附量达19.6mg/g。与负载改性之前相比，吸附率提高了41%以上，吸附量提高了8mg/g以上。通过进行热力学分析，该吸附行为符合Freundich吸附等温模型，为自发的、有序的、放热的化学吸附过程；通过进行动力学分析，该吸附过程符合准二级动力学，为快速吸附反应，吸附在室温下即可很快完成。

全文目录


摘要  6-8
Abstract  8-17
第1章 绪论  17-27
  1.1 引言  17-18
  1.2 含铜、铅废水的处理现状  18-19
  1.3 苯胺废水的处理现状  19
  1.4 蛋白质废水的处理现状  19-20
  1.5 吸附法  20-25
    1.5.1 吸附的基本概念  20-21
    1.5.2 吸附的类型  21
      1.5.2.1 物理吸附  21
      1.5.2.2 化学吸附  21
      1.5.2.3 变换吸附  21
    1.5.3 吸附动力学  21-22
    1.5.4 吸附等温线数学模型  22-24
    1.5.5 生物质吸附剂在水处理中的应用  24-25
  1.6 本论文主要研究意义及内容  25-27
第2章 实验仪器、实验试剂及实验方法  27-32
  2.1 实验仪器  27
  2.2 实验试剂  27-29
  2.3 实验方法  29-32
    2.3.1 林业废弃物的收集及预处理  29
    2.3.2 改性林业废弃物的制备  29-30
    2.3.3 静态吸附实验方法  30
    2.3.4 动态吸附实验方法  30
    2.3.5 脱附实验方法  30-31
    2.3.6 吸附机理的研究和探讨  31-32
第3章 NaCl 改性杨树叶对 Cu~(2+)和 Pb~(2+)的吸附实验  32-65
  3.1 前言  32
  3.2 Cu~(2+)的测定方法  32-33
  3.3 Pb~(2+)的测定方法  33
  3.4 Cu~(2+)标准工作曲线的绘制  33-34
  3.5 Pb~(2+)标准工作曲线的绘制  34-35
  3.6 实验结果与讨论  35-62
    3.6.1 改性制备条件的研究  35-39
      3.6.1.1 氯化钠浓度对改性效果的影响  35-36
      3.6.1.2 氯化钠用量对改性效果的影响  36-37
      3.6.1.3 改性温度对改性效果的影响  37
      3.6.1.4 改性时间对改性效果的影响  37-38
      3.6.1.5 杨树叶颗粒粒径对改性效果的影响  38-39
      3.6.1.6 改性最佳实验条件  39
    3.6.2 Cu~(2+)的吸附实验的结果与讨论  39-49
      3.6.2.1 附剂用量对 Cu~(2+)吸附效果的影响  39
      3.6.2.2 初始 Cu~(2+)浓度对吸附效果的影响  39-40
      3.6.2.3 吸附温度对 Cu~(2+)吸附效果的影响  40-41
      3.6.2.4 吸附时间对 Cu~(2+)吸附效果的影响  41
      3.6.2.5 溶液 pH 值对 Cu~(2+)吸附效果的影响  41-42
      3.6.2.6 吸附后静置时间对 Cu~(2+)吸附效果的影响  42
      3.6.2.7 最佳条件下吸附实验  42-43
      3.6.2.8 改性前后吸附对比实验  43-44
      3.6.2.9 Cu~(2+)吸附等温线的测定  44
      3.6.2.10 Cu~(2+)吸附热力学分析  44-47
      3.6.2.11 Cu~(2+)吸附动力学分析  47-49
    3.6.3 Pb~(2+)的吸附实验结果与讨论  49-60
      3.6.3.1 附剂用量对 Pb~(2+)吸附效果的影响  49-50
      3.6.3.2 初始 Pb~(2+)浓度对吸附效果的影响  50-51
      3.6.3.3 吸附温度对 Pb~(2+)吸附效果的影响  51
      3.6.3.4 吸附时间对 Pb~(2+)吸附效果的影响  51-52
      3.6.3.5 溶液 pH 值对 Pb~(2+)吸附效果的影响  52-53
      3.6.3.6 吸附后静置时间对 Pb~(2+)吸附效果的影响  53
      3.6.3.7 最佳条件下吸附实验  53-54
      3.6.3.8 改性前后吸附对比实验  54
      3.6.3.9 Pb~(2+)吸附等温线的测定  54-55
      3.6.3.10 Pb~(2+)吸附热力学分析  55-58
      3.6.3.11 Pb~(2+)吸附动力学分析  58-60
    3.6.4 脱附实验  60-62
      3.6.4.1 酸度对 Cu~(2+)脱附率的影响  60-61
      3.6.4.2 脱附时间对 Cu~(2+)脱附率的影响  61
      3.6.4.3 脱附温度对 Cu~(2+)脱附率的影响  61-62
      3.6.4.4 脱附的最佳条件  62
  3.7 NaCl 改性杨树叶对 Cu~(2+)和 Pb~(2+)吸附机理的探讨  62-63
  3.8 本章小结  63-65
第4章 HNO3改性栾树果壳对苯胺的吸附实验  65-102
  4.1 前言  65
  4.2 苯胺的测定方法  65
  4.3 标准工作曲线的绘制  65-67
    4.3.1 用 722 分光光度计绘制标准工作曲线  65-66
    4.3.2 用紫外分光光度计绘制标准工作曲线  66-67
  4.4 实验结果与讨论  67-99
    4.4.1 改性制备条件的研究  67-73
      4.4.1.1 硝酸浓度对改性效果的影响  68
      4.4.1.2 改性时间对改性效果的影响  68-69
      4.4.1.3 改性温度对改性效果的影响  69
      4.4.1.4 硝酸用量对改性效果的影响  69-70
      4.4.1.5 栾树果壳颗粒粒径对改性效果的影响  70-71
      4.4.1.6 正交实验  71-73
      4.4.1.7 改性最佳实验条件  73
    4.4.2 苯胺的静态吸附实验结果与讨论  73-83
      4.4.2.1 吸附剂用量对吸附效果的影响  73
      4.4.2.2 初始苯胺浓度对吸附效果的影响  73-74
      4.4.2.3 吸附温度对吸附效果的影响  74-75
      4.4.2.4 溶液 pH 值对吸附效果的影响  75
      4.4.2.5 吸附时间对吸附效果的影响  75-76
      4.4.2.6 吸附后静置时间对吸附效果的影响  76-77
      4.4.2.7 最佳条件下静态吸附实验  77
      4.4.2.8 改性前后静态吸附对比实验  77-78
      4.4.2.9 吸附等温线的测定  78
      4.4.2.10 苯胺吸附热力学分析  78-81
      4.4.2.11 苯胺吸附动力学分析  81-83
    4.4.3 苯胺的动态吸附实验结果与讨论  83-95
      4.4.3.1 动态吸附的工作规律—穿透曲线  83-84
      4.4.3.2 吸附剂用量对穿透曲线的影响  84-85
      4.4.3.3 流速对穿透曲线的影响  85-86
      4.4.3.4 苯胺浓度对穿透曲线的影响  86-87
      4.4.3.5 柱径高比对穿透曲线的影响  87
      4.4.3.6 动态吸附穿透吸附量和平衡吸附量的计算  87-90
      4.4.3.7 利用 BDST 模型的模拟  90-93
      4.4.3.8 利用 Thomas 模型的模拟  93-95
    4.4.4 干扰物质的测定  95-99
      4.4.4.1 无机盐对苯胺吸附的影响  95
      4.4.4.2 重金属离子对苯胺吸附的影响  95-96
      4.4.4.3 有机化合物对苯胺吸附的影响  96-99
  4.5 HNO_3改性栾树果壳对苯胺吸附机理的探讨  99-100
  4.6 本章小结  100-102
第5章 负载偶氮胂 I 改性栾树果壳对蛋白质的吸附实验  102-122
  5.1 前言  102
  5.2 蛋白质的测定方法  102-103
  5.3 蛋白质标准工作曲线的绘制  103-104
  5.4 实验结果和讨论  104-119
    5.4.1 负载制备条件的研究  104-108
      5.4.1.1 偶氮胂 I 浓度对负载效果的影响  104-105
      5.4.1.2 醋酸浓度对负载效果的影响  105-106
      5.4.1.3 改性时间对负载效果的影响  106
      5.4.1.4 改性温度对负载效果的影响  106-107
      5.4.1.5 偶氮胂 I 用量对负载效果的影响  107-108
      5.4.1.6 栾树果壳粒径对负载效果的影响  108
      5.4.1.7 改性最佳实验条件  108
    5.4.2 蛋白质的吸附实验结果与讨论  108-119
      5.4.2.1 吸附剂用量对吸附效果的影响  109
      5.4.2.2 初始蛋白质浓度对吸附效果的影响  109-110
      5.4.2.3 吸附温度对吸附效果的影响  110-111
      5.4.2.4 溶液 pH 值对吸附效果的影响  111
      5.4.2.5 吸附时间对吸附效果的影响  111-112
      5.4.2.6 吸附后静置时间对吸附效果的影响  112-113
      5.4.2.7 最佳条件下吸附实验  113
      5.4.2.8 改性前后吸附对比实验  113-114
      5.4.2.9 蛋白质吸附等温线的测定  114
      5.4.2.10 蛋白质吸附热力学分析  114-117
      5.4.2.11 蛋白质吸附动力学分析  117-119
  5.5 负载偶氮胂 I 改性栾树果壳对蛋白质吸附机理的探讨  119-121
  5.6 本章小结  121-122
结论  122-125
参考文献  125-133
攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果  133-134
致谢  134-135

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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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