核桃壳与花生壳对模拟废水中Cr(Ⅵ)的吸附特性研究

摘要

选用农林废弃物核桃壳和花生壳作为吸附剂吸附处理模拟废水中的Cr（Ⅵ），采用静态和动态吸附实验，研究其对Cr（Ⅵ）的吸附特性。
　　静态吸附试验表明：（1）核桃壳静态吸附处理50mL浓度为20mg·L-1的Cr（Ⅵ）模拟水样，当温度为25℃，采用粒径为1.0-1.6mm新疆核桃壳1.0g、介质pH值为1.0、转速为200r/min、吸附时间为180min时，Cr（Ⅵ）的去除率可以达到98.68％。吸附后的水中Cr（Ⅵ）浓度为0.184mg·L-1，满足《污水综合排放标准》GB8978-1996一类污染物标准。（2）花生壳静态吸附处理50mL浓度为20mg·L-1的Cr（Ⅵ）模拟水样，当温度为25℃，采用粒径为1.6-2.5mm广东花生壳1.0g、介质pH值为1.0、转速为200r/min、吸附时间为180min时，Cr（Ⅵ）的去除率可以达到99.08%。吸附后的水中Cr（Ⅵ）浓度为0.144mg·L-1，满足《污水综合排放标准》GB8978-1996一类污染物标准。（3）随着体系温度的升高，核桃壳和花生壳对Cr（Ⅵ）的吸附量增加，它们的吸附等温曲线均为I型，并且Freundlich等温吸附方程比Langmuir等温吸附方程能更好地拟合吸附过程。（4）核桃壳和花生壳重复利用了10次以后其对Cr(Ⅵ)的去除率仍然分别保持在86%和90%以上，且再生后的核桃壳和花生壳吸附能力几乎都没有降低，至少可以循环使用6次。（5）通过核桃壳和花生壳对Cr（Ⅵ）的吸附动力学研究可知：拟二阶动力学方程拟合的相关系数R2为0.9993，均高于拟一阶动力学方程和叶洛维奇动力学方程的相关系数。
　　动态吸附试验表明：（1）处理浓度为20mg·L-1的Cr（Ⅵ）模拟水样，当室温条件下，采用粒径为1.0-1.6mm的新疆核桃壳5.0g、介质pH值为1.0，流速为3.0mL·min-1时，Cr(Ⅵ)的去除率可以达到98.88%，吸附后的水中Cr（Ⅵ）浓度为0.224mg/L，达到《污水综合排放标准》GB8978-1996一类污染物标准。核桃壳吸附穿透曲线在142min时达到吸附穿透点，810min时达到吸附衰竭点；Thomas模型能较好地反映其吸附过程特征，核桃壳饱和吸附容量q0=6.1mg/g，在60min之内完成了脱附，在9min左右时出现了脱附液中Cr（Ⅵ）浓度最高点。（2）处理浓度为20mg/L的模拟水样，当采用粒径为1.6-2.5mm的广东花生壳5.0g、介质pH值为1.0、流速为3.0mL·min-1时，Cr(Ⅵ)的去除率可以达到99.08%，吸附后的水中Cr（Ⅵ）浓度为0.184mg·L-1，达到《污水综合排放标准》GB8978-1996一类污染物标准。花生壳吸附穿透曲线，219min时达到吸附穿透点，1312min时达到吸附衰竭点，Thomas模型能较好地反映其吸附过程特征，花生壳饱和吸附容量q0=9.4mg/g，在90min之内完成了脱附，在10min左右时出现了脱附液中Cr（Ⅵ）浓度最高点。
　　改性吸附试验表明：（1）核桃壳用浓度(?)为50%的磷酸溶液浸渍24小时，搅拌后去除液体部分，在50℃下烘干，再升至200℃加热90min，然后用蒸馏水洗净去除游离的磷酸根离子，最后在50℃下烘干，这些条件制备的改性核桃壳的吸附效果最好。用改性后核桃壳吸附浓度为200mg·L-1的Cr（Ⅵ）废水时其去除率仍有95.60%，而未改性核桃壳则只有77.60%。（2）当花生壳/改性剂为1:5时，加入乙醇/ZnSO4为1:5的溶液（ZnSO4浓度为0.1mol/L），置于80℃的恒温水浴锅中加热4h后，所获得的改性花生壳的吸附效果最好。用改性后花生壳吸附浓度为200mg·L-1的Cr（Ⅵ）废水时其去除率仍有92.89%，而未改性花生壳则只有88%。相比而言，改性核桃壳比改性花生壳对Cr(Ⅵ)废水的吸附效果更好。
　　本研究结合SEM和FTIR手段对核桃壳和花生壳进行了分析，核桃壳和花生壳对Cr(Ⅵ)的去除并不是单一的化学或者物理吸附，而是一个包含氧化还原反应、各种吸附的复杂过程。

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第一章 绪论

1.1 前言

1.2 含铬废水概况

1.3 国内外处理含Cr(Ⅵ)废水的传统处理方法

1.4 研究意义

1.5 研究内容

第二章 吸附实验及Cr(Ⅵ)测定方法

2.1 实验仪器和化学试剂

2.2 实验方法

第三章 核桃壳、花生壳对废水中Cr(Ⅵ)的静态吸附特性研究

3.1 核桃壳对废水中Cr( )Ⅵ的静态吸附特性研究

3.2 花生壳对废水中Cr( )Ⅵ的静态吸附特性研究

3.3 本章小结

第四章 核桃壳、花生壳对废水中Cr(Ⅵ)的动态吸附特性研究

4.1 核桃壳对废水中Cr( )Ⅵ的动态吸附特性研究

4.2 花生壳对废水中Cr( )Ⅵ的动态吸附特性研究

4.3 本章小结

第五章 核桃壳、花生壳改性及其对废水中Cr(Ⅵ)的吸附研究

5.1 核桃壳改性及其对废水中Cr(Ⅵ)的吸附特性研究

5.2 花生壳改性及其对废水中Cr( )Ⅵ的吸附特性研究

5.3 本章小结

第六章 吸附机理的探讨

6.1 pH的变化及铬的形态变化

6.2 扫描电镜分析

6.3 红外光谱分析

6.4 本章小结

第七章 总结

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢