固定Cyanex272的桔皮纤维素类吸附剂制备及其对吸附重金属铅(Ⅱ)和镉(Ⅱ)的应用研究

摘要

本论文以我国常见的生物废料桔皮作为原料,利用其中的有效成分,如纤维素等,在酸、碱化学修饰的基础上,将Cyanex272固定在已修饰的桔皮纤维素类吸附剂中,分别制得了六种吸附剂,并研究了它们对重金属Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附能力。我们讨论了吸附机理,考察了溶液的酸度值、接触时间、初始浓度、固液比等因素对重金属离子吸附平衡的影响,从中寻找最佳的吸附条件和解吸附条件,使我们就固定Cyanex272的桔皮纤维素类吸附剂对重金属离子的吸附性能有了较充分的认识,并得到如下结论:
　　 1.将Cyanex272成功地固定在大孔网络结构和高比表面积桔皮纤维素类吸附剂中,对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附能力显著增强。吸附机制主要是离子交换和表面络合。
　　 2.不同的吸附剂对Pb(Ⅱ)吸附的最佳pH值范围是5.0-6.0之间,他们的吸附能力的顺序为:272SCO>SCO>2720P>272CO>OP,其中当pH=5.8时,272SCO对Pb(Ⅱ)的去除率为100％。对Cd(Ⅱ)吸附的最佳pH值范围是5.5-6.0之间,各种吸附剂的吸附能力的顺序为:272SCO>SCO>272OP>272CO>CO>OP,其中当pH值为5.5-6.0时,272SCO对Cd(Ⅱ)的去除率为100％。
　　 3.CO和SCO对浓度为0.001mol·1-1的Pb(Ⅱ)吸附需要超过60分钟才能达平衡,而272OP、272CO和272SCO将平衡时间缩短至40分钟以下。272SCO对0.001 mol·1-1的Cd(Ⅱ)吸附只需在1分钟内就达到平衡,而SCO需要6分钟；此外,272CO平衡时间也由CO的40分钟降至25分钟。所有的吸附剂对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附反应动力学都遵循准二级反应动力学模型。
　　 4.不同吸附等温线模型的比较显示,对Pb(Ⅱ)采用Langmuir-Freundlich吸附等温线模型拟合的效果最好。基于Langmuir-Freundlich模型拟合的qm值的大小顺序为:272SCO(1.30 mol·kg-1)>SCO(1.26 mol·kg-1)>272CO(1.20 mol·kg-1)>272OP(1.02 mol·kg-1)>CO(0.62 mol·kg-1)。对Cd(Ⅱ)采用Langmuir吸附等温线模型拟合效果最好,基于Langmuir模型拟合的qm值的大小顺序为272SCO(0.8663 mol·kg-1)>SCO(0.6909 mol·kg-1)>272CO(0.6873 mol·kg-1)>2720P(0.6853 mol·kg-1)。
　　 5.当Pb(Ⅱ)初始浓度为0.002mol·1-1时,272SCO从其中吸附Pb(Ⅱ)的最佳固液比为3.7 g·1-1。Cd(Ⅱ)初始浓度为0.002 mol·1-1时,272SCO从其中吸附Cd(Ⅱ)的最佳固液比为3.67 g·1-1。
　　 6.0.1 mol·1-1的盐酸被视为272SCO的最佳解吸剂,解吸率几乎是100％。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 重金属废水的来源和危害

1.2 传统处理分离重金属离子的方法

1.3 生物吸附法概述

1.4 生物吸附材料的来源

1.5 纤维素的吸附机理

1.6 对纤维素进行修饰的途径

1.7 课题的选择及主要工作

第二章 以Cyanex272修饰的桔皮纤维素类吸附剂的制备及结构分析

2.1 制备所需的仪器和试剂

2.1.1 仪器

2.1.2 试剂

2.2 制备步骤

2.2.1 未处理的干桔皮粉

2.2.2 20％异丙醇处理的桔皮吸附剂(OP)

2.2.3 经异丙醇、直接用萃取剂Cyanex272修饰的桔皮吸附剂(272OP)

2.2.4 经异丙醇、直接用1 mol·l-1柠檬酸修饰的桔皮吸附剂(CO)

2.2.5 经柠檬酸、再用萃取剂Cyanex272修饰的桔皮吸附剂(272CO)

2.2.6 经皂化后用1 mol·l-1柠檬酸修饰的桔皮吸附剂(SCO)

2.2.7 经皂化、柠檬酸修饰后,将萃取剂Cyanex272固定于其中的吸附剂(272SCO)

2.3 在桔皮修饰中,不同化学试剂的作用

2.4 制备注意事项

2.5 结构分析

2.5.1 原料的扫描电镜图像氮吸附分析

2.5.2 原料的元素分析

2.5.3 吸附剂的红外光谱分析(FT-IR)

第三章 固定Cyanex272的桔皮纤维素类吸附剂对重金属Pb(Ⅱ)的吸附研究

3.1 导言

3.2 实验

3.2.1 仪器设备

3.2.2 试剂及其配制

3.2.3 吸附过程和Pb(Ⅱ)滴定方法

3.2.4 解吸附过程

3.3 结果和讨论

3.3.1 pH值对吸附Pb(Ⅱ)的影响(选择最佳酸度值)

3.3.2 接触时间对吸附Pb(Ⅱ)的影响(吸附动力学)

3.3.3 初始浓度对吸附量的影响(最大吸附量)

3.3.4 固液比对吸附的影响

3.3.5 吸收剂的再生

3.4 结论

第四章 固定Cyanex272的桔皮纤维素类吸附剂对重金属Cd(Ⅱ)的吸附研究

4.1 导言

4.2 实验

4.2.1 仪器设备

4.2.2 试剂及其配制

4.2.3 吸附过程和Cd(Ⅱ)滴定方法

4.2.4 解吸附过程

4.3 结果和讨论

4.3.1 pH值对吸附Cd(Ⅱ)的影响(选择最佳酸度值)

4.3.2 接触时间对吸附Cd(Ⅱ)的影响(吸附动力学)

4.3.3 初始浓度对吸附量的影响(最大吸附量)

4.3.4 固液比对吸附的影响

4.3.5 吸收剂的再生

4.4 结论

结论

参考文献

致谢

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