废弃茶叶对重金属的吸附性能及重金属毒性评价研究

摘要

近年来，随着我国工业的迅速发展，大量未经达标处理的重金属废水排入水体，造成了严重的重金属污染问题。重金属污染的综合治理及重金属的毒性评价成为当前环境治理中的重中之重。
　　本文采用废弃的普洱茶作为一种新型吸附材料，以重金属Cr6+、Cu2+、Zn2+、Pb2+为研究对象，利用静态吸附实验，从影响因素、吸附等温线、吸附动力学、材料表面表征分析等方面对废弃茶叶对Cr6+、Cu2+、Zn2+、Pb2+的吸附性能进行了研究。并进一步考察了Cr6+、Cu2+、Zn2+、Pb2+在废弃茶叶表面的竞争吸附行为。最后，以大型蚤为试验生物，通过Cr6+、Cu2+、Zn2+、Pb2+对大型蚤的急性毒性试验，对这四种重金属的毒性程度进行了评价。
　　实验结果表明，pH对吸附效果影响最大，对Cr6+吸附的最佳pH为2.0，对Cu2+、Pb2+、Zn2+吸附的最佳pH为5.0~6.0。吸附反应速率非常快，5~10min就可达到平衡吸附量的80~90％。对Cr6+的吸附为吸热反应，对Cu2+、Zn2+、Pb2+的吸附为放热反应。废弃茶叶对Cr6+、Cu2+、Zn2+的吸附能够较好的符合Langmuir方程，而对Pb2+的吸附则较好的符合Freundlich方程。拟二级动力学模型能够很好的描述Cr6+、Cu2+、Zn2+、Pb2+在废弃茶叶上吸附动力学。对废弃茶叶表面Zeta电位分析表明，废弃茶叶的pHZPC=3.8±0.1。FTIR光谱分析表明，茶叶表面存在着羧基、氨基等丰富的官能团，保证了废弃茶叶对重金属离子良好的吸附效果。废弃茶叶表面的SEM图表明，废弃茶叶的表面有着丰富的孔隙结构。吸附的Cr6+和Pb2+在表面形成了一层致密状的物质，而吸附的Cu2+和Zn2+只在表面形成一些颗粒状物质，从而验证了废弃茶叶对Cr6+和Pb2+有较高的吸附量，而对Cu2+和Zn2+的吸附量则相对较低。
　　竞争吸附实验表明，Pb2+、Cu2+、Zn2+之间均呈现明显的拮抗吸附作用。其竞争能力排序为Pb2+>Cu2+>Zn2+，符合按重金属离子的电负性排列顺序。
　　Cr6+、Cu2+、Zn2+、Pb2+对大型蚤的急性毒性试验表明，四种重金属离子对大型蚤的毒性大小顺序为：Cu2+>Cr6+>Pb2+>Zn2+。Cu2+属于剧毒物质，Cr6+属于高毒性物质，Pb2+和Zn2+属于中毒物质。Cr6+、Cu2+、Zn2+、Pb2+四种重金属离子的安全质量浓度分别为0.041mg/L、0.0033mg/L、0.66mg/L、0.21mg/L。
　　实验证明，利用废弃茶叶吸附技术能够有效去除废水中的重金属，在小规模重金属废水的应急处理方面有着很好的应用前景。

目录

废弃茶叶对重金属的吸附性能及重金属毒性评价研究

Research on Adsorbability of Waste Tea for Heavy Metals and Toxicity Assessment for Heavy Metals

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 重金属废水的来源及处理技术概述

1.3 废弃茶叶在重金属废水处理中的应用

1.4 重金属离子的竞争吸附研究

1.5 大型蚤及重金属离子毒性评价的研究进展

1.6 课题研究的目的意义与主要内容

第2章 实验材料及方法

2.1 实验设计

2.2 废弃茶叶的制备及相关性质

2.3 大型蚤的来源及培养繁殖

2.4 实验药品及设备

2.5 检测方法

2.6 废弃茶叶的表征方法

第3章 废弃茶叶对重金属离子吸附性能的研究

3.1 废弃茶叶吸附重金属离子的影响因素研究

3.2 吸附等温线研究

3.3 吸附动力学研究

3.4 废弃茶叶的表面表征分析

3.5 本章小结

第4章 重金属离子在废弃茶叶表面的竞争吸附研究

4.1 双组份重金属离子的竞争吸附

4.2 三组份重金属离子的竞争吸附

4.3 初始浓度对竞争吸附的影响

4.4 废弃茶叶对实际工业废水中重金属的去除研究

4.5 本章小结

第5章 工业废水中重金属离子的毒性评价

5.1 试验方法概述

5.2 Cr6+对大型蚤的急性毒性试验

5.3 Cu2+对大型蚤的急性毒性试验

5.4 Zn2+对大型蚤的急性毒性试验

5.5 Pb2+对大型蚤的急性毒性试验

5.6 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢