基于皮胶原纤维的吸附材料对重金属离子吸附特性研究

摘要

从水体中除去或回收重金属离子，已成为工业废水处理的重要课题。本论文研究了胶原纤维固化单宁及胶原纤维固载锆(ZrICF)吸附材料对水体中重金属离子Cd(II)、V(V)和Cr(VI)的吸附特性。 首先研究了胶原纤维固化黑荆树单宁、固化落叶松单宁和固化杨梅单宁对Cd(II)的吸附特性。实验结果表明，三种固化单宁对Cd<'2+>的吸附容量大小顺序为：固化杨梅单宁>固化黑荆树单宁>固化落叶松单宁。当pH为6.0时，固化杨梅单宁在303K时对Cd<'2+>的吸附容量为0.20lmmol／g。固化杨梅单宁对Cd2<,2+>的吸附平衡符合Langmuir方程，随着温度的升高，吸附量增加；吸附动力学可用拟二级速度方程来描述，由拟二级速度方程计算得到的平衡吸附量与实测的平衡吸附量非常吻合。固化杨梅单宁固定床吸附Cdz<,2+>后易解吸，用少量浓度为0.1mol／L的HCl溶液即可全部将吸附的cd<,2+>解吸下来，吸附剂易再生，并能循环使用。 由于固化杨梅单宁对金属离子的吸附能力最强，本文进一步研究了固化杨梅单宁对V(V)的吸附特性。结果表明，吸附容量与pH有关，而温度的影响较小。当pH为4.0、温度为303K时，对V(V)的吸附量达1.0lmmol／g。同样，固化杨梅单宁对V(V)的吸附平衡符合Langmuir方程，随着温度的升高，吸附量略有增加；吸附动力学可用拟二级速度方程来描述，由拟二级速度方程计算得到的平衡吸附量与实测的平衡吸附量非常吻合。活化能计算结果表明，固化杨梅单宁对V(V)的吸附极易进行。固定床吸附研究表明，固化杨梅单宁吸附V(V)后易解吸，但再生柱吸附能力下降，这极有可能是由于单宁的部分酚羟基被氧化所致，因此V(V)在固化杨梅单宁上的吸附有可能是氧化一还原吸附。 由于部分重金属离子在溶液中以无机阴离子的形式存在，而且许多高价的金属离子对单宁具有氧化作用，从而导致胶原纤维固化单宁难以重复使用。因此，本文研究了胶原纤维固载锆(ZrICF)对金属阴离子V(V)N Cr(VD的吸附特性。结果表明：对V(V)吸附的最佳pH范围为5.0-8.0，而对Cr(VI)吸附的最佳pH范围为6.0-9.0，这与他们在溶液中的存在状态有关。当初始浓度为2.00mmol／L、温度为303K时，ZrlCF对V(V)的吸附量为1.92mmol／g(pH=5.0)，而对Cr(VD的吸附容量为0.53mmol／g(pH=7.0)。随着温度的升高，对V(V)的吸附量增大，而对Cr(VI)的吸附量基本不变。对V(V)N Cr(VI)的吸附平衡可用Langmuir方程来描述。对V(V)的吸附动力学符合拟一级速度方程，而对Cr(VI)的吸附符合拟二级速度方程。进一步研究表明，ZrICF对V(V)和Cr(VI)混合溶液中的V(V)具有吸附选择性，可用于混合物中V(V)的分离回收。

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

第二章胶原纤维固化单宁对Cd2+的吸附特性研究

第三章胶原纤维固化杨梅单宁对Ⅴ(Ⅴ)的吸附特性研究

第四章胶原纤维固载Zr(Ⅳ)吸附材料对Ⅴ(V)和Cr(Ⅵ)的吸附特性研究

主要结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

论文声明

致 谢