造纸黑液制备重金属吸附剂的研究

论文摘要

木质素作为造纸工业的副产品,由于没有得到有效的利用,不仅对环境造成了严重的污染,而且使得大量的木质素被白白的浪费。本论文通过酸析法从造纸黑液提取木质素,然后用甲醛对木质素进行改性,再用于吸附Cu2+,Ni2+、Zn2+、pb2+、Cd2+五种重金属离子,探索木质素用于制备重金属吸附剂上的可行性,主要研究结果如下：1、对木质素提取过程的影响因素进行分析,结果显示pH值对木质素提取得率的影响最明显,温度、加热时间和沉淀时间对木质素提取得率的影响较小,较适宜的酸化pH值、加热温度、加热时间、沉淀时间分别为3.0、50℃、45min和60min。2、对木质素改性的影响因素进分析,结果表明木质素和甲醛反应时,温度是影响木质素接枝率的最主要因素,反应时间和反应pH值是第二因素,甲醛投加量是第三因素,催化剂的投加量对接枝率的影响最小。在单因素实验得较适宜的反应温度、反应时间、反应pH值、甲醛投加量和催化剂投加量分别为100℃、180min、7.0、0.9mol和1.0g。3、对木质素改性物进行耐酸碱性实验,结果显示木质素改性物难溶于酸性溶液中,易溶于碱性溶液中。对改性前后的木质素进行电子显微镜分析,结果显示改性后的木质素表面出现更多的孔隙结构,经计算,木质素改性物的比表面积达到56.11 m2/g,比未改性前的24.50m2/g增加了31.61m2/g4、对改性前后的木质素进行红外光谱分析,比较改性前后的木质素红外光谱图可以发现,木质素改性物的0-H基团的吸收峰明显增宽,在1219 cm-1附近的C-0基团吸收峰基本消失。5、对影响木质素改性物吸附重金属离子的因素进行分析,结果显示吸附时间是影响木质素吸附过程首要因素,pH值是第二因素,而重金属初始浓度是第三因素,吸附温度对吸附过程的影响最小。对影响木质素改性物吸附的因素进行单因素分析,结果显示较适宜的吸附时间、pH值、吸附温度分别是120min、7.0和25℃。6、对改性前后的木质素吸附容量进行测定,结果显示改性后的木质素对重金属的吸附有明显的提高,其中对重金属Pb2+的吸附容量最大,可达55.47mg/g,对重金属Ni2+的吸附容量最小,只有25.14mg/g,而对Cu2+、Zn2+、Cd2+的吸附容量分别为35.41mg/g、30.35mg/g、40.37mg/g。7、对木质素改性物吸附的重金属进行解吸实验,结果表明当HCl浓度达到1.5mol/L时,重金属离子的解吸接近平衡。对木质素改性物进行连续四次的吸附—解吸重金属离子的实验,结果显示对五种重金属离子的第四次吸附量只比第一次的吸附量分别减少3.71mg、3.34mg、5.35mg、4.81mg、5.35mg,说明木质素改性物的连续使用稳定性比较高。同时,木质素改性物的解吸率也比较高,达到90%以上。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 重金属废水的来源和对人体的危害
• 1.1.1 重金属废水的来源
• 1.1.2 重金属废水对人体的危害
• 1.1.3 重金属废水处理的方法
• 1.2 造纸黑液的来源和对环境的危害
• 1.2.1 造纸黑液的来源
• 1.2.2 造纸黑液对环境的危害
• 1.2.3 造纸黑液的处理方法
• 1.3 木质素
• 1.3.1 木质素的性质
• 1.3.2 木质素的分类
• 1.3.3 木质素的应用
• 1.3.4 木质素的改性
• 1.3.5 用木质素制备水处理剂的探索
• 1.4 本论文研究的意义和内容
• 1.4.1 论文研究的意义
• 1.4.2 论文研究的内容
• 2 木质素的提取
• 2.1 主要实验材料和仪器
• 2.1.1 主要材料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 酸析条件的测定
• 2.2.2 酸析工艺路线
• 2.2.3 木质素的提纯
• 2.2.4 木质素中有机物含量的测定
• 2.2.5 过滤液的处理
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 pH对木质素提取的影响
• 2.3.2 温度对木质素提取的影响
• 2.3.3 加热时间对木质素提取的影响
• 2.3.4 沉淀时间对木质素提取的影响
• 2.3.5 木质素的提纯
• 2.3.6 木质素中有机物的测定
• 2.3.7 过滤液的处理
• 小结
• 3 木质素的改性及改性产物性能测定
• 3.1 主要实验材料和仪器
• 3.1.1 实验材料与试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 木质素改性原理
• 3.2.2 木质素接枝率的确定
• 3.2.3 单个反应因素对木质素接枝率的影响
• 3.2.4 木质素改性影响因素正交实验分析
• 3.2.5 木质素的机械稳定性
• 3.2.6 木质素改性物的耐酸碱性
• 3.2.7 木质素改性物的电子显微镜分析
• 3.2.8 木质素的比表面积测定
• 3.2.9 木质素改性物的红外光谱分析
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 单个反应因素对木质素接枝率的影响
• 3.3.2 木质素和甲醛反应因素正交实验分析
• 3.3.3 木质素的机械稳定性
• 3.3.4 木质素改性物的耐酸碱性
• 3.3.5 木质素的比表面积测定
• 3.3.6 木质素改性物电子显微镜分析
• 3.3.7 木质素改性物红外光谱分析
• 小结
• 4 木质素对重金属的吸附性能
• 4.1 主要实验材料和仪器
• 4.1.1 主要材料与试剂
• 4.1.2 主要仪器
• 4.2 试验方法
• 4.2.1 单一影响因素对重金属离子吸附的影响分析
• 4.2.2 木质素改性物对重金属吸附的正交实验分析
• 4.2.3 木质素改性物对重金属的吸附容量测定
• 4.2.4 吸附动力学实验
• 4.2.5 木质素的解吸
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 单一影响因素对重金属离子吸附的影响
• 4.3.2 木质素改性物对重金属离子吸附的正交实验
• 4.3.3 木质素改性物对重金属的吸附容量测定
• 4.3.4 吸附动力学实验
• 4.4.5 木质素的解吸
• 小结
• 5 全文总结
• 5.1 论文的结论
• 5.2 创新之处
• 5.3 存在问题和展望
• 参考文献
• 在读硕士研究生期间发表论文
• 致谢