石英砂负载壳聚糖及CTAB改性麦秸秆对甲基橙和刚果红的吸附研究

论文摘要

本文在研究国内外大量文献的基础上采用化学和物理处理法制得石英砂负载壳聚糖（CIS）和十六烷基三甲基溴化铵改性麦秸秆（MWS）吸附剂,用红外光谱（IR）、元素分析、X射线粉末衍射光谱（XRD）和X射线荧光光谱（XRF）等方法对石英砂、CIS和改性前后麦秸秆进行了表征和分析。通过分析,认为壳聚糖已负载到石英砂上,CTAB也已进入麦秸秆结构层间。本实验分别从静态和动态两方面研究了CIS、MWS对甲基橙（MO）和刚果红（CR）的吸附行为。静态实验主要考察了吸附剂用量、溶液pH值、吸附时间、共存离子、溶液初始浓度和温度等因素的影响,并研究了两种吸附剂对MO和CR的竞争吸附、解析再生与再吸附实验。结果表明：pH=4.00时,CIS对MO和CR的吸附效果最好,MWS吸附MO和CR的最佳pH条件分别是3.00和5.00；四种体系的吸附平衡时间分别为720min、180min、520min和480min；温度升高均不利于吸附的进行,293K时CIS-MO、CIS-CR、MWS-MO和MWS-CR的单位吸附量分别是25.4mg-g-1、22.2mg·g-1、48.6mg-g-1和72.2mg·g-1；共存离子Na+和Ca2+的存在对四种体系的吸附量均有不同程度的影响；混合体系中,MO与CR存在竞争吸附,二者可同时被吸附且互相影响；CIS-MO和MWS-MO的最佳解吸再生方法是热水溶液（60℃）,CIS-CR和MWS-CR用热碱溶液（0.01 mol·L-1,60℃）解吸再生效果最好；解吸再生与再吸附实验说明CIS和MWS解吸再生速度快,能循环使用,吸附-解吸-再生性能很好,具有良好的应用前景。动态吸附实验中,吸附柱高、吸附剂用量、溶液流速、初始浓度、pH值以及盐度等因素均能影响吸附柱的吸附效果。热力学分析说明本实验中的吸附反应均能自发进行,且为放热反应,吸附过程中分子的化学结构未发生明显变化；等温吸附模型中,最适于描述CIS-MO和CIS-CR吸附过程的分别是Langmuir非线性模型、Freundlich线性模型模型,Freundlich线性模型和Temkin模型均适于描述MWS-MO和MWS-CR吸附行为；使用准一级动力学、准二级动力学、Elovich和粒子内扩散模型进行了表面动力学分析,Elovich方程能最好地表述了CIS-MO、MWS-MO、MWS-CR的吸附,准二级动力学方程（线性）最适于描述CIS-CR吸附过程；动态吸附模型中的Thomas模型和Yan模型均可用于上述四种体系吸附实验的数据分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 印染废水的研究现状
• 1.1.1 染料概述
• 1.1.2 染料废水的特点和危害
• 1.2 印染废水的处理方法
• 1.2.1 物理法
• 1.2.2 化学法
• 1.2.3 物理化学法
• 1.2.4 生物法
• 1.3 吸附法概论
• 1.3.1 吸附法的原理和特征
• 1.3.2 吸附作用的影响因素
• 1.3.3 吸附平衡、吸附速率与吸附容量
• 1.3.4 常用吸附剂介绍
• 1.3.5 吸附剂的解吸再生
• 1.3.6 吸附操作方式
• 1.4 石英砂、壳聚糖及改性麦秸秆的研究现状
• 1.4.1 石英砂研究现状
• 1.4.2 壳聚糖研究现状
• 1.4.3 石英砂负载壳聚糖研究现状
• 1.4.4 改性麦秸秆研究现状研究中
• 1.5 吸附模型
• 1.5.1 等温吸附模型
• 1.5.2 动力学模型
• 1.5.3 动态吸附模型
• 1.6 热力学常数
• 1.7 误差分析
• 1.8 小结
• 第二章 选题依据、实验方法及研究内容
• 2.1 选题依据
• 2.2 实验仪器与试剂
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 实验试剂
• 2.3 吸附剂的制备
• 2.3.1 石英砂负载壳聚糖吸附剂（CIS）的制备
• 2.3.2 改性麦秸秆的制备
• 2.4 研究内容
• 2.4.1 静态吸附实验
• 2.4.2 动态吸附实验
• 2.4.3 解吸与再生实验
• 2.5 吸附剂的表征
• 2.6 测试方法
• 第三章 石英砂负载石英砂对甲基橙和刚果红的吸附研究
• 3.1 石英砂负载壳聚糖（CIS）对甲基橙和刚果红的静态吸附
• 3.1.1 CIS与纯石英砂、壳聚糖对甲基橙和刚果红吸附的比较
• 3.1.2 石英砂粒径和吸附时间对吸附的影响
• 3.1.3 CIS用量的确定
• 3.1.4 溶液pH值对吸附的影响
• 3.1.5 温度和平衡浓度对吸附的影响
• 3.1.6 盐度对吸附的影响
• 3.2 CIS对MO和CR的竞争吸附
• 3.2.1 固定MO或CR浓度,改变CR或MO的浓度
• 3.2.2 染料单一体系和混合体系的吸附比较
• 3.3 石英砂负载壳聚糖（CIS）对MO和CR的动态吸附研究
• 3.3.1 不同柱高对CIS吸附MO和CR的影响
• 3.3.2 不同流速对CIS吸附MO和CR的影响
• 3.3.3 不同初始浓度对CIS吸附MO和CR的影响
• 3.3.4 pH值对CIS吸附MO和CR的影响
• 3.3.5 盐度对CIS吸附MO和CR的影响
• 3.4 CIS-MO和CIS-CR的解吸再生实验
• 3.4.1 CIS-MO和CIS-CR的静态解吸再生实验
• 3.4.2 CIS-MO和CIS-CR的动态解吸再生与再吸附实验
• 3.5 CIS对MO和CR的吸附等温线分析
• 3.6 CIS对MO和CR的表面动力学吸附模型研究
• 3.7 CIS对MO和CR的动态吸附模型研究
• 3.7.1 Thomas模型应用
• 3.7.2 Yan模型应用
• 3.8 CIS-MO和CIS-CR吸附热力学参数
• 3.9 小结
• 第四章 改性麦秸秆（MWS）对甲基橙和刚果红的吸附研究
• 4.1 改性麦秸秆（MWS）对甲基橙和刚果红的静态吸附实验
• 4.1.1 MWS用量的确定
• 4.1.2 溶液pH值对吸附的影响
• 4.1.3 盐度对吸附的影响
• 4.1.4 时间和温度对吸附的影响
• 4.1.5 温度和平衡浓度对吸附的影响
• 4.2 MWS对MO和CR的竞争吸附
• 4.2.1 固定MO或CR浓度,改变CR或MO的浓度
• 4.2.2 染料单一体系和混合体系的吸附比较
• 4.3 MWS对MO和CR的动态吸附研究
• 4.3.1 不同柱高对MWS吸附MO和CR的影响
• 4.3.2 不同流速对MWS吸附MO和CR的影响
• 4.3.3 不同溶液初始浓度对MWS吸附MO和CR的影响
• 4.3.4 pH值对MWS吸附MO和CR的影响
• 4.3.5 盐离子对MWS吸附MO和CR的影响
• 4.4 MWS-MO和MWS-CR的解吸再生实验
• 4.4.1 MWS-MO和MWS-CR的静态解吸再生实验
• 4.4.2 MWS-MO和MWS-CR的动态解吸再生与再吸附实验
• 4.5 MWS吸附MO和CR的等温线分析
• 4.6 MWS对MO和CR的表面动力学吸附模型研究
• 4.7 MWS对MO和CR的动态吸附模型研究
• 4.7.1 Thomas模型应用
• 4.7.2 Yan模型应用
• 4.8 MWS-MO和MWS-CR吸附热力学参数
• 4.9 小结
• 第五章 改性前后吸附剂的表征与分析
• 5.1 红外光谱分析（FT-IR）
• 5.2 X射线粉末衍射分析
• 5.3 元素分析
• 5.4 X射线荧光分析
• 5.5 小结
• 第六章 结论和建议
• 参考文献
• 附录 硕士研究生期间发表论文
• 致谢