乙二胺改性锯末对水体中阴离子染料的吸附研究

论文摘要

随着印染行业的迅速发展,每年有大量印染及染色废水产生,采取简单有效的方法处理这些废水具有十分重要的意义。锯末属于天然纤维素材料,主要成分为水、半纤维素、纤维素、木质素等,NSD分子含有较多的羟基和羧基,本文使用乙二胺对天然锯末（NSD）进行改性（MSD）,改性后的MSD分子增加了氨基基团,可以提高锯末对阴离子染料的吸附量。采用FT-IR、SEM、元素分析、XRD和TGA几种方法对改性前后的锯末进行表征,研究MSD吸附阴离子染料酸性铬兰K（ACBK）、亮绿（LG）以及刚果红（CR）的行为,以及MSD对ACBK和LG的竞争吸附行为。本实验从静态和动态两方面研究了MSD对ACBK、LG和CR三种染料的吸附行为。其中静态实验主要考察了pH值、吸附剂用量、时间、温度、溶液初始浓度以及盐度对吸附的影响,同时还进行了MSD对ACBK和LG的竞争吸附实验以及MSD脱附再生实验。研究结果说明,经过改性的锯末对染料的吸附能力明显提高,在298 K时,MSD对三种染料的最大吸附量分别为68.0、45.2和16.3 mg·g-1,盐离子的存在会抑制MSD对ACBK和LG的吸附,但促进对CR的吸附,混合体系下ACBK和LG之间存在微弱的竞争吸附,二者可同时被吸附。脱附再生实验中,使用0.01 m0l·L-1的NaOH溶液对三种染料的静态脱附效果明显,其中ACBK和LG脱附再生可重现性好,CR脱附后的吸附性能较差。通过对MSD吸附三种染料的吸附等温线的分析,发现MSD对ACBK的吸附可以由Langmuir、Temkin和Redlich-Peterson方程描述,对LG的吸附可以由Langmuirs Freundlich和Temkin描述,对CR的吸附可以由Freundlich、Temkin和Redlich-Peterson方程。动力学研究发现MSD对三种染料的吸附符合准二级动力学和Elovich模型。热力学分析发现MSD对三种染料的吸附过程是自发吸热的、熵增的过程,吸附过程中同时存在物理和化学吸附。动态吸附实验主要研究了在不同的染料浓度、柱高、流速以及盐浓度、pH值等条件下,MSD对三种染料的动态吸附行为,以及对混合体系下ACBK和LG之间的动态竞争吸附行为。研究发现,较大的染料浓度、柱高以及较小的流速可以提高MSD的单位吸附量；ACBK和LG之间存在微弱的竞争吸附,ACBK和LG均可在NaOH的作用下短时间内从MSD上高浓度脱附下来,方便回收利用,且MSD的再吸附效果较好。Yan模型对动态实验数据进行描述最适合,采用BDST模型对不同浓度和流速下的穿透时间做出预测,所得结果对将来设计实际吸附实验方案具有一定的借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 印染废水的研究现状
• 1.1.1 染料的分类
• 1.1.2 印染废水的来源及其特征
• 1.1.3 印染废水的危害
• 1.2 印染废水脱色处理研究成果
• 1.2.1 物理化学法
• 1.2.2 生物法
• 1.3 吸附法在废水处理中的应用
• 1.3.1 活性炭的应用
• 1.3.2 吸附树脂的应用
• 1.3.3 矿物材料的应用
• 1.3.4 天然植物材料的应用
• 1.4 锯末的改性及其在染料废水脱色处理中的应用
• 1.5 吸附模型
• 1.5.1 吸附等温模型
• 1.5.2 吸附动力学模型
• 1.5.3 动态吸附模型
• 1.6 热力学常数的计算
• 1.7 小结
• 2 选题依据、实验方法及研究内容
• 2.1 选题依据
• 2.2 材料与试剂
• 2.2.1 乙二胺改性锯末的制备
• 2.2.2 实验仪器与试剂
• 2.3 研究内容
• 2.3.1 静态吸附实验
• 2.3.2 动态吸附实验
• 2.3.3 脱附与再生实验
• 2.4 吸附剂的表征
• 2.4.1 红外光谱分析
• 2.4.2 扫描电镜分析
• 2.4.3 元素分析
• 2.4.4 X射线粉末衍射分析
• 2.4.5 热重分析
• 2.5 测试方法
• 2.6 小结
• 3 锯末的表征及分析
• 3.1 红外光谱（FT-IR）分析
• 3.2 扫描电镜（SEM）分析
• 3.3 元素分析
• 3.4 X射线粉末衍射（XRD）分析
• 3.5 热重分析（TGA）
• 3.6 小结
• 4 MSD对ACBK、LG和CR的静态吸附研究
• 4.1 MSD对ACBK和LG的静态吸附实验
• 4.1.1 溶液pH值对MSD吸附ACBK和LG的影响
• 4.1.2 吸附剂用量对MSD吸附ACBK和LG的影响
• 4.1.3 吸附时间对MSD吸附ACBK和LG的影响
• 4.1.4 盐度对MSD吸附ACBK和LG的影响
• 4.1.5 平衡浓度和温度对MSD吸附ACBK和LG的影响
• 4.1.6 吸附时间和浓度对MSD吸附ACBK和LG的影响
• 4.1.7 吸附时间和温度对MSD吸附ACBK和LG的影响
• 4.1.8 MSD对ACBK和LG的静态竞争吸附实验
• 4.2 MSD对CR的静态吸附实验
• 4.2.1 溶液pH值对MSD吸附CR的影响
• 4.2.2 吸附剂用量对MSD吸附CR的影响
• 4.2.3 吸附时间对MSD吸附CR的影响
• 4.2.4 盐度对MSD吸附CR的影响
• 4.2.5 平衡浓度和温度对MSD吸附CR的影响
• 4.2.6 吸附时间和浓度、温度对MSD吸附CR的影响
• 4.3 MSD对ACBK、LG和CR的吸附等温模型和热力学研究
• 4.3.1 吸附等温模型分析
• 4.3.2 吸附热力学分析
• 4.4 MSD对ACBK、LG和CR的表面动力学研究
• 4.5 小结
• 5 MSD对ACBK、LG和CR的动态吸附研究
• 5.1 MSD对ACBK和LG的动态吸附实验
• 5.1.1 不同柱高对MSD吸附ACBK和LG的影响
• 5.1.2 不同初始浓度对MSD吸附ACBK和LG的影响
• 5.1.3 不同流速对MSD吸附ACBK和LG的影响
• 5.1.4 不同盐度对MSD吸附ACBK和LG的影响
• 5.1.5 MSD对ACBK和LG的动态竞争吸附研究
• 5.2 MSD对CR的动态吸附实验
• 5.2.1 不同pH对MSD吸附CR的影响
• 5.2.2 不同柱高对MSD吸附CR的影响
• 5.2.3 不同初始浓度对MSD吸附CR的影响
• 5.2.4 不同流速对MSD吸附CR的影响
• 5.2.5 不同盐度对MSD吸附CR的影响
• 5.3 MSD对ACBK、LG和CR的动态吸附模型研究
• 5.3.1 Thomas模型的应用
• 5.3.2 Yan模型的应用
• 5.3.3 Yoon-Nelson模型的应用
• 5.3.4 The bed-service time（BDST）模型的应用
• 5.4 小结
• 6 MSD的脱附与再生实验
• 6.1 MSD对ACBK、LG和CR的静态脱附再生实验
• 6.2 MSD对ACBK和LG的动态脱附再生实验
• 6.3 小结
• 7 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
• 致谢