化学改性甘草废渣吸附剂的制备及其对重金属离子和染料分子吸附性能的研究

摘要

近年来，随着工业活动的扩大及中医药卫生事业的发展，废水和废渣的排放量不断增加。因此，开展中药渣的资源化综合利用，并将其用于水污染物的控制具有重要的现实意义，是目前医药化学和环境科学领域的一个重要课题。
　　本论文以甘草废渣(GR)为原料，分别采用硫酸、氢氧化钾和磷酸为改性剂，制备改性甘草废渣吸附剂，并将其用于对水溶液中重金属离子及染料的吸附。通过单因素实验方法，研究了硫酸、氢氧化钾和磷酸的浓度、固液比、改性温度和改性时间等对吸附剂吸附能力及改性产物产率的影响，确定化学改性甘草废渣吸附剂制备的最佳工艺条件。采用现代分析检测技术，如 BET-N2吸附法、红外光谱分析和扫描电镜等，对改性前后甘草废渣的比表面积、官能团、结构、形貌等进行了表征。将三种吸附剂用于对Pb2+、Cd2+、Zn2+和Ni2+四种重金属离子模拟废水及结晶紫和甲基橙两种染料模拟废水的吸附。通过静态吸附实验，考察了不同pH值、吸附剂加入量、时间等对吸附剂吸附重金属离子和染料效果的影响，同时，对吸附动力学及吸附等温线进行了研究。
　　实验结果表明，硫酸改性甘草废渣制备的吸附剂（SGR）最佳工艺条件为：硫酸浓度15mol/L，改性温度95℃，固液比为1:6，改性时间为10h；以氢氧化钾为活化剂制备甘草废渣活性炭（CAC）最佳工艺条件为：剂料比为5:1、活化温度为700℃、活化时间为30min、氢氧化钾质量浓度为70％；以磷酸为活化剂制备的活性炭（PAC）最佳工艺条件为：固液比为8:1、活化时间为45min、活化温度为500℃，磷酸浓度为70%。在结构形貌方面，扫描电镜观察表明，与GR相比，CAC和PAC表面变得粗糙多孔，比表面积增大，比表面积分别为583.1m2/g、513.7m2/g，大于工业用水处理活性炭一级标准(500 m2/g)；官能团分析表明,活性官能团的数目提高；XRD分析表明，KOH和H3PO4活化后的活性炭石墨化程度很高，已形成了不规则的无定形碳结构。硫酸改性后的甘草废渣(SGR)由于分子表面与硫酸发生了反应，-SO3H引入到了甘草废渣中，使外观形貌变得光滑；IR图谱分析也表明-SO3H引入到SGR表面上。
　　静态吸附实验结果表明，SGR、CAC和PAC对四种重金属离子和染料废水都有很好的去除效果。根据Langmuir吸附等温方程计算，与GR相相比，SGR、CAC和PAC对水中重金属离子的吸附容量均得到显著提高，也优于文献记载的其它吸附材料或活性炭的最大吸附容量；SGR、CAC和PAC对水溶液中重金属离子和染料的吸附是一个符合准二级动力学方程的快速吸附过程；使用0.l mol/L HCl溶液对吸附饱和的改性甘草废渣吸附剂解吸，通过4-5次吸附一解吸循环试验表明，吸附率未发生明显的变化，可以循环利用。
　　本研究不仅为甘草废渣的资源化高效利用开辟了新途径，而且为含重金属及染料废水处理提供了重要基础性数据。

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前言

第一章 实验部分

材料与方法

第二章 硫酸改性甘草废渣吸附剂的制备及其对金属离子及染料的吸附研究

引言

结果与讨论

结论

第三章 KOH改性甘草废渣活性炭的制备及其对金属离子和染料的吸附研究

引言

结果与讨论

结论

第四章H3PO4改性甘草废渣活性炭的制备及其对金属离子和染料的吸附研究

引言

结论

第五章 展望

1．研究中的不足之处

2．展望

参考文献

文 献 综 述

1.废水污染

2. 吸附法概述

3. 吸附剂的分类及进展

4. 中药渣资源状况及应用现状

综述参考文献

致谢

论文发表情况

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