【摘要】：目前,工礦企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過程中,會(huì)排放大量含重金屬(如Pb、Cu、Zn和Cd等)的工業(yè)廢水,造成嚴(yán)重的水環(huán)境重金屬污染。重金屬在環(huán)境中具有生物累積性,很難被生物降解,對(duì)環(huán)境和人體健康造成了直接威脅,因此,必須對(duì)排放的重金屬廢水進(jìn)行處理,使之達(dá)到《再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB31574-2015)。實(shí)際重金屬廢水處理方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法。物理法適用于處理含量低、毒性大、有回收利用價(jià)值的重金屬,但其最大缺點(diǎn)是成本太高。化學(xué)法具有處理范圍廣、簡單高效和操作方便的優(yōu)點(diǎn),但該法容易造成二次污染、廢渣也較多。生物吸附法主要是通過離子交換、物理和化學(xué)作用來去除廢水中的重金屬離子,它具有材料來源廣泛、廉價(jià)、經(jīng)濟(jì)高效和無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。尋找良好的吸附材料是現(xiàn)階段研究重點(diǎn),其對(duì)于處理重金屬廢水具有重要價(jià)值與意義。本研究以海藻酸鈉、核桃殼粉、Fe_3O_4顆粒和聚乙烯泡沫為基礎(chǔ)材料,制備出含聚乙烯泡沫和不含聚乙烯泡沫的兩種生物吸附劑。另外,利用水熱合成法制備和氨三乙酸改性得改性介孔分子篩吸附劑。(1)探討了超聲技術(shù)對(duì)不含聚乙烯泡沫生物吸附劑處理含鉛廢水的增強(qiáng)去除效果;(2)研究了含聚乙烯泡沫的復(fù)合生物吸附劑(AMWSF)在氣升磁性分離循環(huán)系統(tǒng)中對(duì)含鉛廢水的吸附效果;(3)研究了改性介孔分子篩吸附劑對(duì)含鉛廢水的吸附效果。最終對(duì)不同吸附條件(pH、吸附劑投加量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和初始Pb~(2+)濃度)進(jìn)行優(yōu)化,探討了吸附動(dòng)力學(xué)和等溫吸附特性,對(duì)吸附性能和機(jī)理展開研究。取得成果如下:(1)超聲與對(duì)照處理實(shí)驗(yàn)中,pH 6.0、吸附劑投加量0.1 g、25℃、反應(yīng)時(shí)間120 min和100 mL溶液中鉛離子濃度為100 mg·L~(-1)是超聲處理最優(yōu)條件。超聲處理時(shí),吸附容量從69.62 mg·g~(-1)提高到90.85 mg·g~(-1);達(dá)到平衡反應(yīng)時(shí)間從240min縮短到120 min。超聲處理過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和Langmuir等溫吸附模型。生物吸附劑的羥基、氨基、酰胺基和羧基在去除鉛離子中發(fā)揮了重要作用。實(shí)際工業(yè)廢水的超聲處理試驗(yàn),達(dá)到了增強(qiáng)去除效果,為以后工業(yè)規(guī)模的重金屬廢水去除提供了理論支撐與技術(shù)指導(dǎo)。(2)在氣升磁性分離循環(huán)系統(tǒng)中,AMWSF吸附鉛離子最優(yōu)pH、吸附劑投加量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間分別在6.0、0.1 g、25℃和180 min達(dá)到。AMWSF的平衡吸附容量可以達(dá)到69.45 mg·g~(-1)。通過準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)和Langmuir等溫吸附模型可以很好地描述吸附過程。通過SEM-EDS分析表明有含鉛結(jié)晶在AMWSF表面生成,FTIR表明在去除鉛離子過程中,羧基、羥基、羰基和氨基起重要作用。通過競爭吸附實(shí)驗(yàn)證實(shí),共存重金屬離子Cu(II)、Cd(II)和Zn(II)對(duì)Pb(II)去除具有拮抗作用,拮抗作用強(qiáng)度順序?yàn)镃u(II)Cd(II)Zn(II)。氣升磁性分離循環(huán)系統(tǒng)減少了機(jī)械攪拌AMWSF的剪切力破壞,使得AMWSF可以有效地重復(fù)使用7次。(3)利用水熱合成法制備和氨三乙酸改性得到的改性介孔分子篩吸附劑能夠很好地處理含鉛廢水,平衡吸附容量達(dá)到40.8 mg·g~(-1)。改性介孔分子篩吸附劑處理含鉛廢水最優(yōu)條件:pH 6.0、吸附劑投加量0.6 g、溫度25℃和反應(yīng)時(shí)間60 min。改性介孔分子篩處理含鉛廢水過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)(R~2=0.997)和Langmuir(R~2=0.999)等溫吸附模型。由SEM圖可得:吸附劑表面絮狀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)更多亮晶,說明經(jīng)氨三乙酸改性提高了吸附劑結(jié)合鉛離子的能力。FTIR圖揭示改性介孔分子篩吸附劑表面的氨基、羥基、烷基、酯基和羧基參與了鉛離子吸附過程。
【圖文】：

水的概況屬鉛及危害的是比重大于 5（密度大于 4.5 g·cm-3）的金屬，，大約有 45土金屬，有的屬于難熔金屬。在工業(yè)上真正屬于重金屬的有錫、鎳、鈷、銻、汞、鎘和鉍。鉛在自然界中分布廣泛，是致畸性、致癌性和致突變性）的重金屬。鉛呈藍(lán)白色，具有質(zhì)強(qiáng)等特性，這樣的優(yōu)質(zhì)特性使其用途多樣。價(jià)有+2 和+4 價(jià)，按其在元素周期表中的位置，+2 價(jià)比+4 價(jià)鉛形態(tài)有：Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2、Pb(OH)-3和Pb(OH)2-4，色沉淀[1]；各形態(tài)鉛的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)α隨溶液pH變化關(guān)系如1-

水熱合成法+氨三乙驗(yàn)理 對(duì)照處理生物吸附劑Fe3O4海藻酸鈉顆粒聚乙烯泡沫pH 吸附劑投加量反應(yīng)時(shí)間 反應(yīng)溫度初始鉛離子濃度處理模擬含鉛廢水改性介孔分子篩吸解吸重復(fù)實(shí)驗(yàn)AMWSF競爭離子吸附實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703;TQ424

【參考文獻(xiàn)】

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2 張U

本文編號(hào)：2648159