改性龙眼壳对重金属Pb2+和Cd2+吸附特性的研究

论文摘要

以福建省常见的农林废弃物龙眼壳为原料,通过98%的浓硫酸对其改性得到了对Pb2+和Cd2+都具有良好吸附性能的改性龙眼壳吸附剂,并采用了红外光谱和扫描电镜对改性前后的龙眼壳进行了表面结构的表征分析。讨论了改性龙眼壳在吸附过程中几个重要影响因素例如初始溶液的pH值、吸附剂加入量、吸附时间、吸附温度以及初始离子浓度等对吸附反应的影响,从而得到最佳的吸附条件。同时通过吸附实验分别得到了改性龙眼壳对Pb2+和Cd2+的吸附动力学和热力学数据,对改性龙眼壳对Pb2+和Cd2+的吸附机理进行了初步探讨。实验结果为：（1）通过对改性前后的龙眼壳吸附剂进行表征分析,发现改性后的龙眼壳的表面形貌发生了比较显著的变化。在龙眼壳的表面增加了很多大孔隙,使得有更多的吸附点位暴露在龙眼壳的表面,这有利于这些点位与重金属离子接触和结合,同时也有利于新的基团的接入。这些都是导致改性后的龙眼壳高吸附的重要因素。（2）在室温时,改性龙眼壳对Pb2+的吸附在4 h后基本达到平衡,最佳初始pH值为4～5,最佳吸附剂加入量为1g.L-1,最大吸附量为79.65 mg.g-1；改性龙眼壳对Cd2+的在4 h后基本达到平衡,最佳初始pH值为5～6,最佳吸附剂加入量为2 g.L-1,最大吸附量为39.91 mg.g-1。（3）对改性龙眼壳吸附Pb2+和Cd2+的动力学数据分别进行了准二级动力学模型和粒内扩散模型的拟合,该吸附剂对Pb2+和Cd2+的吸附过程都能较好的符合准二级动力学模型；改性龙眼壳吸附Pb2+和Cd2+的等温吸附数据分别用Langmuir模型和Freundlich模型对其进行拟合,两者均较好符合Langmuir模型,且在17、25、33℃时该吸附剂对Pb2+的饱和吸附量分别为86.21、81.30、71.43 mg.g-1,在15、25、35℃时该吸附剂对Cd2+的饱和吸附量分别为40.98、39.84、38.91 mg.g-1。同时对改性龙眼壳吸附Pb2+和Cd2+的等温吸附数据进行热力学分析,两者的吸附焓变都小于零,说明都是自发的吸附过程。（4）对改性龙眼壳吸附Pb2+和Cd2+的吸附机理进行了讨论,推测该吸附剂对Pb2+和Cd2+的吸附反应主要属物理吸附范畴。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 重金属污染的现状
• 1.1.1 铅污染的来源及危害
• 1.1.2 镉污染的来源及危害
• 1.2 重金属废水处理技术的现状
• 1.2.1 化学法
• 1.2.1.1 化学沉淀法
• 1.2.1.2 电解法
• 1.2.2 物理化学法
• 1.2.2.1 吸附法
• 1.2.2.2 膜分离技术
• 1.2.2.3 离子交换法
• 1.2.3 生物法
• 1.2.3.1 生物絮凝法
• 1.2.3.2 生物吸附法
• 1.2.3.3 植物修复法
• 1.3 生物吸附剂的研究
• 1.3.1 农林废弃物
• 1.3.2 国内外利用农林废弃物处理重金属废水研究现状
• 1.3.3 影响生物吸附的主要因素
• 1.3.3.1 pH值的影响
• 1.3.3.2 吸附剂投加量的影响
• 1.3.3.3 吸附时间的影响
• 1.3.3.4 温度的影响
• 1.3.3.5 体系初始浓度的影响
• 1.3.4 生物吸附机理
• 1.4 龙眼壳的组成及结构
• 1.5 本课题的研究意义及研究内容
• 1.5.1 研究的主要意义
• 1.5.2 研究的主要内容
• 第二章 实验材料与研究方法
• 2.1 实验材料与实验仪器
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验药品及试剂
• 2.1.3 实验仪器与检测设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 改性材料及改性方法的选择
• 2.2.2 改性龙眼壳的制备
• 2.2.3 离子溶液的配制
• 2.2.3.1 铅离子溶液的配制
• 2.2.3.2 镉离子溶液的配制
• 2.2.4 吸附实验的方法
• 2.3 分析方法
• 2.3.1 红外光谱法
• 2.3.2 扫描电镜
• 2.3.3 吸附量和吸附率的计算
• 2.3.3.1 吸附量的计算公式
• 2.3.3.2 吸附率的计算公式
• 2.3.4 吸附等温线
• 2.3.4.1 Langmuir等温式
• 2.3.4.2 Freundlich等温式
• 2.3.4.3 热力学研究
• 2.3.5 吸附动力学
• 2.3.5.1 准一级动力学模型
• 2.3.5.2 准二级动力学模型
• 2.3.5.3 粒内扩散模型
• 2.4 小结
• 2+和Cd²⁺的吸附研究'>第三章 改性龙眼壳对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附研究
• 3.1 引言
• 3.2 改性方法的选择
• 3.3 吸附剂的表征结果和分析
• 3.3.1 扫描电镜结果与分析
• 3.3.2 红外光谱结果及分析
• 2+的吸附特性'>3.4 改性龙眼壳对Pb²⁺的吸附特性
• 3.4.1 溶液初始pH值的影响
• 3.4.2 吸附剂用量的影响
• 3.4.3 吸附时间的影响
• 3.4.4 温度的影响
• 3.4.5 初始离子质量浓度的影响
• 2+的吸附动力学'>3.4.6 改性龙眼壳对Pb²⁺的吸附动力学
• 2+的吸附等温线'>3.4.7 改性龙眼壳对Pb²⁺的吸附等温线
• 2+的热力学研究'>3.4.8 改性龙眼壳对Pb²⁺的热力学研究
• 2+的吸附特性'>3.5 改性龙眼壳对Cd²⁺的吸附特性
• 3.5.1 溶液初始pH值的影响
• 3.5.2 吸附剂用量的影响
• 3.5.3 吸附时间的影响
• 3.5.4 温度的影响
• 3.5.5 初始离子质量浓度的影响
• 2+的吸附动力学'>3.5.6 改性龙眼壳对Cd²⁺的吸附动力学
• 2+的吸附等温线'>3.5.7 改性龙眼壳对Cd²⁺的吸附等温线
• 2+的热力学研究'>3.5.8 改性龙眼壳对Cd²⁺的热力学研究
• 2+和Cd²⁺的吸附机理探讨'>3.6 改性龙眼壳对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附机理探讨
• 3.7 本章小结
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 在读期间已发表和录用的论文
• 个人简历
• 致谢