负载Cyanex272的草纤维素类吸附剂的制备及其对吸附重金属铅(Ⅱ)、镉(Ⅱ)和有机染料亚甲基蓝的应用研究

摘要

本文通过柠檬酸化学修饰和萃取剂Cyanex272的负载方法制备了一系列新型生物吸附剂，分别从静态吸附过程和动态柱子实验研究了他们对金属离子和有机染料的吸附性能。采用各种表征手段，分析方法，探究各个因素包括溶液pH，接触时间，初始浓度，固液比，温度等对草纤维素类吸附剂吸附金属离子和有机染料的影响，并且考察了吸附剂的再生和循环使用能力，以下是实验得到的结果:
　　通过扫描电镜，红外谱图及萃取剂含量的测定证明了柠檬酸酯化修饰方法，将有效官能团羰基引入到草纤维素类吸附剂上，同时也证明了萃取剂Cyanex272成功地固定在吸附剂中，Cyanex272在去除重金属离子时，发挥了巨大的作用:大大的提高了金属离子的吸附量，并且缩短了吸附平衡时间。金属离子Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的最大吸附分别发生在pH值范围5.0-5.8和5.5-6.0之间，272-1CG对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附率可达到100％。所有的吸附剂对吸附Pb(Ⅱ)，Cd(Ⅱ)反应动力学都遵循准二级反应动力学模型。粒子内扩散不是唯一的速度控制步骤。Langmuir-Freundlich吸附等温线模型拟合的效果最好。其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)拟合的最大吸附量顺序都为:272-1CG＞1CG＞272RG＞RG。热力学参数值表明，此吸附过程是自发的吸热过程。0.1 mol·L-1 HCl作为最佳反洗剂，其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的反洗率分别为95.1％和95.2％。柱子实验:吸附柱吸附Pb(Ⅱ)的贯穿点出现在165 BV左右，而在330 BV时达到了饱和，Cd(Ⅱ)的贯穿点出现在160 BV左右，而在335 BV时达到饱和。洗脱实验:吸附的Pb(Ⅱ)在40 BV左右完全洗脱下来，吸附的Cd(Ⅱ)仅用了30 BV。
　　柠檬酸修饰的草吸附剂1CG在pH范围6-10时对亚甲基蓝的吸附率几乎达到100％。1CG对亚甲基蓝的吸附平衡时间为20分钟，而RG则需要40分钟才能达到吸附平衡。所有的吸附剂对吸附亚甲基蓝反应动力学都遵循准一级反应动力学模型。Langmuir吸附等温线可以很好的拟合实验数据，通过此吸附等温线得到了RG和1CG对亚甲基蓝吸附的最大吸附量分别为:103.0 mg·g-1，301.1 mg·g-1。本实验中1CG对亚甲基蓝的吸附最佳固液比为1 g·L-1。吸附剂再生和循环使用:0.1 mol·L-1 HCl为本实验的最佳解吸附剂，解吸附率大约达到90％。经过六次循环使用的1CG，对亚甲基蓝的吸附率仅从96.28％降至92.90％，总体吸附率仅仅下降了3.38％。柱子实验:RG吸附柱吸附亚甲基蓝的贯穿点出现在65 BV左右，1CG的出现在183 BV，RG吸附柱完全饱和在337 BV,而1CG在1064 BV完全饱和。解吸附过程:RG和1CG的完全洗脱分别发生在108 BV和241BV。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 重金属及染料污染的环境问题

1．2 生物吸附法概述

1．3 纤维素类生物吸附剂的修饰方法及应用

1．4 草纤维素类生物吸附剂的结构及酯化修饰法

1．5 Cyanex272在萃取分离金属离子中的应用

第二章 负载Cyanex272的草纤维素类吸附剂的制备及对金属离子的吸附研究

2．1 实验部分

2．1．1 仪器

2．1．2 试剂

2．1．3 吸附剂的制备方法

2．1．4 吸附剂中Cyanex272含量的测定

2．1．5 实验方法及计算公式

2．1．6 吸附剂零电荷点和活性位点的判定

2．1．7 静态解吸附实验

2．1．8 柱子实验

2．2 实验结果与讨论

2．2．1 吸附剂的表征及结构分析

2．2．2 溶液pH值对吸附金属离子的影响

2．2．3 接触时间对吸附金属离子的影响

2．2．4 初始金属离子浓度对吸附量的影响

2．2．5 温度对吸附金属离子的影响

2．2．6 解吸附及柱子实验

2．3 小结

第三章 柠檬酸酯化修饰的草纤维素类吸附剂对有机染料亚甲基蓝的吸附研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器及试剂

3．2．2 静态吸附过程

3．2．3 解吸附及重复使用实验

3．2．4 柱子实验

3．3 实验结果和讨论

3．3．1 溶液pH值对吸附亚甲基蓝的影响

3．3．2 接触时间对吸附亚甲基蓝的影

3．3．3 初始亚甲基蓝浓度对吸附量的影响

3．3．4 固/液比对吸附亚甲基蓝的影响

3．3．5 吸收剂的再生及重复使用

3．3．6 柱子实验

3．4 小结

结语

参考文献

致谢

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