速溶茶渣对废水中重金属离子的吸附行为和机理研究

论文摘要

几乎每一个国家都面临着不同程度的水体重金属污染问题。重金属进入水生生态系统后,分布于水生生态系统的各个组分中,使整个水生生态系统结构、功能受损、崩溃。为了探索出一种简单、经济、有效的处理含重金属离子废水的方法,本文通过吸附实验,研究了速溶茶渣对废水中镉、铅、铬(Ⅵ)离子的吸附特性与吸附机理。主要结果如下:1.速溶茶渣对中低浓度的镉、铅、铬(Ⅵ)离子有良好的吸附性能,且吸附效果要优于活性碳。2.通过正交实验,得出:镉在pH为8、废水的温度为40℃、浸泡时间为3h时有最佳吸附效果;铅的最佳吸附条件是pH为2、温度为30℃、浸泡时间为5h;铬的最佳吸附条件是pH为4、温度为80℃、浸泡时间为5h。3.用Langmuir和Freundlich等温式对三种金属离子20℃和40℃吸附等温线进行拟合,发现速溶茶渣对镉、铅离子的吸附更适合Langmuir吸附等温式,而铬离子更符合Freundlich等温式;用一级和二级动力学吸附速率模型对镉、铅、铬离子进行拟合,最终得出二级动力学模型可以较好地描述速溶茶渣对三种金属离子的吸附动力学行为。4.速溶茶渣对铬的吸附与速溶茶渣的粒径关系不大,但镉、铅金属离子的吸附率随着速溶茶渣粒径的减小而增大。速溶茶渣吸附镉、铅金属离子时,搅拌作用的去除率＞振荡作用＞静置吸附,且吸附率随着振荡和搅拌速度的增大而增大:而处理方式对铬的吸附几乎不产生影响。5.通过研究速溶茶渣对三种金属离子的解吸、茶叶的理化性质和扫描电镜、比表面吸附仪、红外光谱仪的检测,发现速溶茶渣对镉、铅金属离子的吸附过程中物理吸附和化学吸附并存,而对铬离子的吸附以化学吸附为主,且基本不存在物理吸附。速溶茶渣对实际水样中的金属离子同样有着良好的吸附效果,这对含重金属的废水治理提供货源广泛和费用低廉的重金属废水净化剂、减少速溶茶生产过程中的废弃物及提高其生产的附加价值都有着重要的现实意义,同时也为速溶茶渣对水体中重金属的净化处理提供了理论基础和依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 水体中重金属离子的污染及治理
• 1.2.1.1 我国水环境重金属污染状况
• 1.2.1.2 国外水环境重金属污染状况
• 1.2.1.3 水体中重金属的治理技术
• 1.2.2 茶叶对重金属离子的吸附
• 1.3 研究内容及预期目标
• 1.3.1 主要内容
• 1.3.2 预期目标
• 第二章 速溶茶渣对镉、铅、铬（VI）的吸附行为研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 主要原料
• 2.2.2 主要药品及试剂
• 2.2.3 主要仪器设备
• 2.3 金属离子的初始浓度和加入的茶渣量对吸附的影响
• 2.3.1 实验方法
• 2.3.2 结果与分析
• 2.3.2.1 初始浓度和茶渣量对镉的吸附影响
• 2.3.2.2 初始浓度和茶渣量对铅的吸附影响
• 2.3.2.3 初始浓度和茶渣量对铬的吸附影响
• 2.4 废水的pH、温度和浸泡时间对吸附性能的影响
• 2.4.1 实验方法
• 2.4.2 结果与分析
• 2.4.2.1 镉的吸附影响
• 2.4.2.2 铅、铬的吸附影响
• 2.5 吸附等温曲线
• 2.5.1 实验方法
• 2.5.2 结果与分析
• 2.5.2.1 镉的吸附等温曲线
• 2.5.2.2 铅、铬的吸附等温曲线
• 2.6 吸附动力曲线
• 2.6.1 实验方法
• 2.6.2 结果与分析
• 2.6.2.1 镉的吸附动力曲线
• 2.6.2.2 铅、铬的吸附动力曲线
• 2.7 茶叶渣粒径对吸附效果的影响
• 2.7.1 实验方法
• 2.7.2 结果与分析
• 2.8 吸附方式的选择
• 2.8.1 实验方法
• 2.8.2 结果与分析
• 2.9 小结
• 第三章 速溶茶渣对金属离子吸附的比较实验
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料
• 3.2.1 主要原料
• 3.2.2 主要药品及试剂
• 3.2.3 主要仪器设备
• 3.3 改性茶渣的吸附研究
• 3.3.1 实验方法
• 3.3.2 结果与分析
• 3.4 加干扰物质后吸附效果对比
• 3.4.1 实验方法
• 3.4.2 结果与分析
• 3.5 不同茶叶对金属离子吸附的效果比较
• 3.5.1 实验方法
• 3.5.2 结果与分析
• 3.6 茶叶渣与活性碳的吸附能力的对比
• 3.6.1 实验方法
• 3.6.2 结果与分析
• 3.7 小结
• 第四章 吸附机理探讨
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料
• 4.2.1 主要原料
• 4.2.2 主要药品及试剂
• 4.2.3 主要仪器设备
• 4.3 茶叶渣的解吸
• 4.3.1 实验方法
• 4.3.2 实验结果
• 4.4 茶叶的理化性质
• 4.5 扫描电镜的检测
• 4.6 比表面吸附仪的检测
• 4.7 红外光谱仪的检测
• 4.8 小结
• 第五章 速溶茶渣对实际废水的净化处理
• 5.1 引言
• 5.2 实际水样的处理与应用
• 5.2.1 材料与方法
• 5.2.1.1 主要原料
• 5.2.1.2 主要药品及试剂
• 5.2.1.3 主要仪器设备
• 5.2.1.4 实验方法
• 5.2.2 结果与分析
• 5.3 对吸附了金属离子速溶茶渣的后续处理
• 第六章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 特色与创新
• 6.3 今后的研究方向
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简历