稻壳吸附剂去除水体中的离子型染料及其吸附机理研究

摘要

随着染料工业的迅速发展，染料、染色生产废水所带来的污染问题日益严重，处理难度也日益加大，而合成染料具有复杂的芳香烃分子结构，种类繁多，性质稳定，难于生物降解，一般的物化处理法常常不能对含染料废水进行有效的脱色。因此，就染料废水的治理而言，首要解决的是脱色问题。
　　吸附法尤其适合于生化降解较难的染料、染色废水脱色处理。近年来，环境工程界越来越重视廉价、高效、地产、低成本吸附剂的研究及应用。农作物或一些农产品废弃物吸附剂价格低廉，来源丰富，使用后不会产生二次污染，开发此类新型吸附材料是一项颇有前途的技术。
　　稻壳是粮食加工的副产物,也是一种农作物废弃物，我国的产量居世界首位。稻壳的结构非常有特点，其所含的14～16％的Si是以网络状分布的，纤维素和木质素填充在其中，这一结构非常有利于制备成吸附剂。
　　本文用天然稻壳作为吸附剂进行了吸附实验研究，选用了阳离子染料吖啶橙、中性红、亚甲蓝和阴离子染料苋菜红、日落黄、亮绿，研究了各种操作条件对吸附的影响，并对稻壳进行了甲基化、酯化以及乙酰化处理，利用扫描电镜及红外光谱等方法对吸附机理进行了初步研究。结果如下：
　　1.溶液pH值是稻壳吸附剂吸附离子型染料的重要影响因素之一。阳离子染料吖啶橙、中性红、亚甲蓝吸附最佳pH值在4以上，而阴离子染料的吸附最佳pH值为2。
　　2.吸附剂颗粒大小和染料吸附率呈负相关。
　　3.随着吸附剂量的增加两种类型的离子型染料去除率也增加，直至达到平衡。
　　4.阳离子染料浓度在100mg/L时，染料去除率最大，吸附等温线符合Freundlich模式；阴离子染料浓度在50mg/L时去除率达到最大，吸附等温线符合Langmuir方程，最大吸附量分别为31.15、26.32、36.10mg/g。其中日落黄的吸附还符合Freundlich方程。
　　5.吸附过程都可分为快速吸附、缓慢吸附以及吸附平衡三个阶段，都符合Langergren准一级反应动力学方程。阳离子染料在12h吸附达到平衡，而阴离子染料在24h达到平衡。
　　6. NaOH处理后吸附剂对两种类型的离子型染料的吸附率都有明显提高。羧基是阳离子染料吸附的主要作用基团，但羧基却阻碍阴离子染料的吸附；氨基甲基化对离子型染料吸附的影响不大；羟基在阴离子和阳离子染料的吸附中都是主要的作用基团。
　　7.稻壳为低值的农产品废弃物，来源丰富，价格低廉，利用天然的稻壳作为吸附剂来处理离子型染料废水，可大大的降低运行成本。因此，作为一种新的染料废水处理方法，本实验值得做进一步的研究和推广。

目录

答辩

引言

第一章 染料、染色废水处理技术研究进展

1.1 生物化学法

1.2 物理化学法

1.3 结语

第二章 稻壳吸附剂对水溶性阳离子染料的吸附作用研究

2.1 材料与方法

2.2 结果与分析

2.3 结论

第三章 稻壳吸附剂去除水体中的阴离子染料研究

3.1 材料与方法

3.2 结果与讨论

3.3 结论

第四章 稻壳吸附离子型染料机理的初步研究

4.1 材料与方法

4.2 结果与讨论

4.3 结论

结论

参考文献

附录一

附录二

致谢

附:本人在读期间发表科研论文及获奖情况一览表