本文關(guān)鍵詞：典型固體廢棄物衍生吸附劑的制備及其應(yīng)用

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【摘要】：隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展,重金屬廢水污染問題日趨嚴重,傳統(tǒng)的廢水處理方法存在成本高、處理不徹底和二次污染等問題,很難多方位滿足當(dāng)代發(fā)展的要求。如何以經(jīng)濟、有效、環(huán)保的方式解決重金屬污染問題是當(dāng)前面臨的突出問題。碳基吸附劑因吸附速率快,原料廉價易得,易再生且吸附性能良好等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注,利用典型固體廢棄物為原料制備碳基吸附劑,并應(yīng)用于廢水中重金屬的脫除,既解決了典型固體廢棄物的污染問題,又解決了重金屬廢水污染問題,有著廣闊的應(yīng)用前景。本文以典型固體廢棄物：木屑、腈綸布、輪胎粉、稻殼為原料,利用KOH與水蒸氣活化法制備碳基吸附劑,研究了它們對溶液中重金屬離子Cu2+、Pb2+和Zn2+的吸附行為。運用FT-IR,比表面積測定儀、Boehm滴定、掃描電鏡SEM、光電子能譜EDS、XPS等方法對碳基吸附劑進行表征；研究了溶液pH、溫度、時間和吸附劑用量對吸附容量的影響；研究了重金屬離子的吸附動力學(xué)、吸附熱力學(xué)及吸附等溫線；用三種方法對碳基吸附劑進行改性,考察了改性前后碳基吸附劑對重金屬離子Cu2+、Pb2+和Zn2+吸附容量的變化；考察了碳基吸附劑的循環(huán)吸附能力；研究了多組分重金屬離子的競爭吸附行為,并對吸附機理進行了探討。由Cu2+、Pb2+和Zn2+的吸附行為可知：吸附容量隨pH值升高而增大；吸附為放熱過程；吸附速率很快,40min內(nèi)基本達到吸附平衡,吸附動力學(xué)符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程；AC1-AC8對Cu2+、Pb2+和Zn2+的吸附較符合Langmuir單分子層吸附模型,由D-R模型分析可知,AC1-AC8對Cu2+、Pb2+和Zn2+的吸附過程以化學(xué)吸附為主,兼有物理吸附。經(jīng)HN03改性后的碳基吸附劑吸附容量均大于未改性之前的吸附容量,說明改性使碳基吸附劑表面官能團增加,更多活性中心暴露在吸附劑表面；用0.1mol/LHCl溶液可以解吸吸附飽和的碳基吸附劑；吸附前后溶液pH發(fā)生變化,說明在吸附過程中發(fā)生了重金屬離子與碳基吸附劑表面官能團(羥基、羧基)的離子交換反應(yīng)；根據(jù)吸附前后XPS譜圖峰面積的不同,認為羧基與重金屬離子Pb2+、Zn2+之間存在離子交換作用;碳基吸附劑AC1-AC8對重金屬離子Cu2+、Pb2+和Zn2+的吸附以化學(xué)離子交換吸附為主,兼有物理吸附。最后,本文深入研究了碳基吸附劑AC1、AC2、AC3和AC8對雙組分重金屬離子溶液的競爭吸附效應(yīng)。對雙組份Cu2+/Pb2+(Cu2+為共存離子,下同)和Zn2+/Pb2+的吸附行為研究表明,Cu2+或Zn2+共存對Pb2+的吸附,抑制作用和促進作用同時存在,與溶液中重金屬離子濃度有很大關(guān)系；雙組份Pb2+/Cu2+、Pb2+/Zn2+的吸附行為研究表明,Pb2+對Cu2+和Zn2+離子的吸附表現(xiàn)為抑制作用。
【關(guān)鍵詞】：典型固體廢棄物 資源化 碳基吸附劑 重金屬離子
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X705;TQ424;X703
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 主要符號11-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 研究背景和意義12
• 1.2 含重金屬廢水處理方法12-15
• 1.2.1 化學(xué)法12-13
• 1.2.2 生物法13-14
• 1.2.3 物理化學(xué)法14-15
• 1.3 固體廢棄物的處置現(xiàn)狀與趨勢15
• 1.4 碳基吸附劑的研究進展15-17
• 1.4.1 碳基吸附劑的制備方法16
• 1.4.2 碳基吸附劑的改性方法16-17
• 1.5 碳基吸附劑的應(yīng)用現(xiàn)狀17-18
• 1.5.1 碳基吸附劑在重金屬廢水處理中的應(yīng)用17
• 1.5.2 吸附劑對重金屬離子的吸附機理17-18
• 1.6 研究內(nèi)容18-20
• 第二章 實驗材料與方法20-30
• 2.1 實驗設(shè)備和試劑20-21
• 2.1.1 實驗原料和試劑20
• 2.1.2 實驗設(shè)備和檢測儀器20-21
• 2.2 實驗方法21-24
• 2.2.1 原料預(yù)處理21
• 2.2.2 碳基吸附劑的制備方法21-22
• 2.2.3 碳基吸附劑的制備裝置22
• 2.2.4 靜態(tài)吸附實驗22-24
• 2.2.5 重金屬離子含量的測定24
• 2.3 表征分析方法24-26
• 2.3.1 工業(yè)分析和元素分析24-25
• 2.3.2 掃描電鏡(SEM)分析25
• 2.3.3 熱重(TG-DTG)分析25
• 2.3.4 紅外光譜(FT-IR)分析25
• 2.3.5 能譜分析25
• 2.3.6 比表面積和孔徑結(jié)構(gòu)測定25
• 2.3.7 Boehm滴定法25-26
• 2.4 吸附計算模型26-29
• 2.4.1 吸附熱力學(xué)模型26
• 2.4.2 吸附等溫線模型26-28
• 2.4.3 吸附動力學(xué)模型28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 吸附劑制備及其對單一組分重金屬離子吸附行為研究30-58
• 3.1 原料的性質(zhì)30-31
• 3.1.1 元素分析和工業(yè)分析30
• 3.1.2 TG-DTG分析30-31
• 3.2 KOH與水蒸氣活化法制備碳基吸附劑31-32
• 3.2.1 原料的預(yù)處理31
• 3.2.2 碳基吸附劑的制備31-32
• 3.3 碳基吸附劑對銅、鉛、鋅離子的吸附行為32-56
• 3.3.1 溫度對吸附容量的影響32-38
• 3.3.2 時間對吸附容量的影響38-40
• 3.3.3 吸附動力學(xué)40-44
• 3.3.4 溶液pH值對吸附容量的影響44-46
• 3.3.5 吸附等溫式46-53
• 3.3.6 吸附劑用量對去除率的影響53-54
• 3.3.7 吸附前后溶液體系pH值的變化54-55
• 3.3.8 解吸與循環(huán)吸附實驗55-56
• 3.4 本章小結(jié)56-58
• 第四章 吸附劑的改性及其吸附行為研究58-64
• 4.1 吸附劑的改性方法58-59
• 4.1.1 表面氧化改性58
• 4.1.2 陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)改性58
• 4.1.3 氯化鹽改性58-59
• 4.2 改性前后吸附容量的變化59-61
• 4.2.1 HNO_3表面氧化改性前后吸附容量的變化59
• 4.2.2 陰離子表面活性劑改性前后吸附容量的變化59-60
• 4.2.3 氯化鹽浸漬改性前后吸附容量的變化60-61
• 4.3 改性吸附劑的解吸與循環(huán)吸附實驗61-63
• 4.3.1 HNO_3表面氧化改性吸附劑的解吸與循環(huán)吸附實驗61-62
• 4.3.2 SDS表面活性劑改性吸附劑的解吸與循環(huán)吸附實驗62
• 4.3.3 氯化鹽改性吸附劑的解吸與循環(huán)吸附實驗62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第五章 吸附劑的表征及對重金屬的吸附機理研究64-76
• 5.1 紅外光譜FT-IR64-65
• 5.2 Boehm滴定65-66
• 5.2.1 吸附前Boehm滴定65-66
• 5.2.2 吸附后Boehm滴定66
• 5.3 比表面積和孔徑分布66-67
• 5.4 SEM與EDS67-71
• 5.5 電子能譜XPS71-72
• 5.6 吸附機理分析72-73
• 5.7 吸附劑吸附重金屬的吸附機理探討73-74
• 5.8 本章小結(jié)74-76
• 第六章 多組分重金屬離子吸附行為的研究76-90
• 6.1 兩種重金屬離子共存76-83
• 6.1.1 二元系溶液中不同濃度Cu~(2+)或Zn~(2+)對Pb~(2+)吸附容量的影響76-77
• 6.1.2 二元系溶液中不同濃度Pb~(2+)對Cu~(2+)吸附容量的影響77-78
• 6.1.3 二元系溶液中不同濃度Pb~(2+)對Zn~(2+)吸附容量的影響78
• 6.1.4 雙組份共存吸附等溫線78-83
• 6.2 多組分重金屬離子共存83-88
• 6.2.1 多組分溶液中不同濃度Pb~(2+)和Zn~(2+)對Cu~(2+)吸附容量的影響83-84
• 6.2.2 多組分溶液中不同濃度Cu~(2+)和Zn~(2+)對Pb~(2+)吸附容量的影響84-85
• 6.2.3 多組分溶液中不同濃度Pb~(2+)和Cu~(2+)對Zn~(2+)吸附容量的影響85
• 6.2.4 多組分溶液中不同濃度共存離子對目標(biāo)離子吸附等溫線的影響85-88
• 6.3 本章小結(jié)88-90
• 第七章 全文總結(jié)及展望90-92
• 7.1 全文總結(jié)90
• 7.2 展望90-92
• 參考文獻92-99
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文99-100
• 致謝100

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