谷壳和梧桐树叶对水体中亚甲基蓝和刚果红的吸附研究

摘要

本文选择农业副产物一谷壳和废弃物梧桐树叶作为生物吸附剂，分别研究了对水溶液中亚甲基蓝和刚果红的吸附行为。 静态吸附实验的结果说明，吸附时间、溶液pH、吸附剂用量、溶液初始浓度及Na<'+>和Ca<'2+>离子对吸附均有影响。结果表明，谷壳和梧桐树叶对亚甲基蓝的吸附量在pH值为2-4.5时随着溶液pH值的增大而增大，当pH值在4.5-10的范围内时吸附量基本持平。谷壳和梧桐树叶对刚果红的吸附量在pH值为3-4.3时随着溶液pH值的增大而增大，当pH值在4.3-6的范围内时吸附量基本保持不变，之后随pH值增大吸附量下降。温度升高，吸附量增大，谷壳和梧桐树叶对亚甲基蓝的饱和吸附容量(qm)分别为20.3mg·g<'-1>(298 K)和80.9 mg·g<'-1>(295 K)；在299 K时，谷壳和梧桐树叶对刚果红的饱和吸附容量(qm)分别为3．90 mg·g<'-1>和7．33 mg·g<'-1>。谷壳对亚甲基蓝的吸附符合Langmuir和Koble-Corrigan吸附等温式，谷壳对刚果红的吸附等温线符合Freundlich和Koble-Corrigann,及附等温式；梧桐树叶对亚甲基蓝、刚果红的吸附均符合Langmuir、Koble-Corrigan、remkin吸附等温式。亚甲基蓝和刚果红吸附反应的△G<'o>均为负值，焓变AHo为正值，说明该吸附过程是自发的吸热反应。 吸附剂对亚甲基蓝和刚果红的吸附动力学过程可分为快速和慢速两个阶段，其吸附过程符合准二级反应动力学模型。主要环境因子(初始浓度和温度)对亚甲基蓝和刚果红的吸附速率均有不同程度的影响。谷壳对亚甲基蓝的表观吸附活化能(E)在浓度为30 mg．L<'-1>和50 mg-L<'-1>时分别为30.5kJ-mol<'-1>、26．4 kJ-mol<'-1>；谷壳对刚果红的表观吸附活化能(E<,a>)在浓度为13 mg·L<'-1>和21 mg-L<'-1>时分别为21-4 kJ-mol<'-1>、24.0 KJ·mol<-1>；梧桐树叶对亚甲基蓝的表观吸附活化能(E)在其初始浓度为130 mg．L<'-1>。时为23.5kJ-mol<'-1>；梧桐树叶对刚果红的表观吸附活化能(E)在浓度为39 mg．L<'-1>’和72 mg·L<'-1>时分别为9.71 lJ-mol<'-1>、18.0 kJ .mol<'-1>。吸附热力学和吸附动力学行为研究结果表明，谷壳、梧桐树叶对亚甲基蓝和刚果红吸附均以化学吸附为主。结果表明，谷壳和梧桐树叶对亚甲基蓝和刚果红有较强的吸附能力。 溶液pH值、溶液流速、流入液初始浓度、柱高以及盐度等因素影响吸附柱的效果。在不同流速、不同柱高和不同溶液初始浓度条件下的吸附数据应用于Thomas模型和BDST模型，计算柱吸附参数。结果表明，吸附均具有良好的吸附柱动力学特性；较高的初始浓度、柱高和较低的流速有利于提高吸附剂对亚甲基蓝和刚果红的去除效果。吸附过程都符合Thomas动力学模型和BDST模型。 对谷壳和梧桐树叶进行了热重一差热分析和红外光谱分析。谷壳和梧桐树叶的红外吸收光谱图主要由碳水化合物如木质素、纤维素的吸收带组成。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2染料废水的来源、特点及其危害

1.2.1染料废水的来源

1.2.2染料的种类及染料废水的特点

1.2.3染料废水的危害

1.3染料废水脱色处理技术研究进展

1.3.1物化法

1.3.2生化法

1.3.3吸附法在印染废水脱色中的应用

1.4选题依据和意义

1.5吸附模型

1.5.1平衡吸附模型

1.5.2吸附动力学模型

1.5.3动态吸附模型

1.5.4热力学常数计算

1.6小结

第二章 研究内容和实验方法

2.1材料和试剂

2.1.1谷壳(稻壳)及其预处理

2.1.2梧桐树叶及其预处理

2.1.3实验仪器和试剂

2.2研究内容

2.2.1吸附剂吸附亚甲基蓝、刚果红的静态实验

2.2.2吸附剂吸附亚甲基蓝、刚果红的动态实验

2.2.3吸附剂的表征

2.3实验方法

2.3.1静态吸附实验

2.3.2动态吸附实验

2.4测试方法

2.5谷壳和梧桐树叶的差热和红外光谱分析

第三章 谷壳对亚甲基蓝、刚果红的吸附研究

3.1引言

3.2谷壳对亚甲基蓝、刚果红静态吸附的结果与讨论

3.2.1时间对吸附的影响

3.2.2谷壳用量对吸附的影响

3.2.3 pH值对吸附的影响

3.2.4盐度对谷壳吸附亚甲基蓝、刚果红的影响

3.2.5初始浓度及温度对吸附的影响

3.3谷壳吸附亚甲基蓝、刚果红的热力学研究

3.3.1吸附等温线和等温吸附方程

3.3.2热力学参数

3.4谷壳吸附亚甲基蓝、刚果红的动力学研究

3.5稻壳对亚甲基蓝、刚果红动态柱吸附的结果与讨论

3.5.1影响柱吸附的因素

3.5.2 Thomas模型的应用

3.5.3 BDST模型的应用

3.6小结

第四章 梧桐树叶对亚甲基蓝、刚果红的吸附研究

4.1引言

4.2梧桐树叶对亚甲基蓝、刚果红静态吸附实验的结果与讨论

4.2.1吸附时间对吸附的影响

4.2.2吸附剂用量对吸附的影响

4.2.3溶液pH值对吸附的影响

4.2.4盐度对树叶吸附亚甲基蓝、刚果红的影响

4.2.5初始浓度及温度对吸附的影响

4.3梧桐树叶吸附亚甲基蓝、刚果红的热力学研究

4.3.1等温吸附研究

4.3.2热力学参数

4.4梧桐树叶吸附亚甲基蓝、刚果红的动力学研究

4.5梧桐树叶对亚甲基蓝动态柱吸附的结果与讨论

4.5.1影响柱吸附的因素

4.5.2 Thomas模型的应用

4.5.3 BDST模型的应用

4.6 小结

第五章 谷壳和梧桐树叶的表征及分析

5.1谷壳和梧桐树叶的差热分析

5.1.1谷壳的差热分析

5.1.2梧桐树叶的差热分析

5.2谷壳和梧桐树叶的红外光谱分析

5.2.1谷壳的红外光谱分析

5.2.2梧桐树叶的红外光谱分析

5.3小结

结束语

参考文献

附录 在读硕士研究生期间发表的论文

致 谢