隨著工業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高不可避免地會產(chǎn)生大量重金屬污染廢水,對人類健康和生態(tài)環(huán)境具有很大的危害。柚子皮是一種自然界大量存在且來源廣泛的天然高分子生物材料,其表面含有大量的活性官能團(tuán),能有效地與水體中的放射性核素絡(luò)合,是一種廉價(jià)的、環(huán)境友好的、高效的重金屬去除材料。柚子皮材料的開發(fā)和研究對重金屬污染廢水的處理具有重大意義。本研究以柚子皮作為吸附材料,研究對水中重金屬鎳的去除效果。研究結(jié)果表明鎳在柚子皮上的吸附速率很快,并滿足擬二級動(dòng)力學(xué)方程。在低pH下,吸附受pH和離子強(qiáng)度的影響較大,且吸附隨離子強(qiáng)度的增加而減小;在高pH下,離子強(qiáng)度對鎳在柚子皮上的吸附無影響。Langmuir模型能夠很好地?cái)M合吸附等溫線,298 K下的q_(max)值為80 mg/g。以柚子皮作為原料制備出了柚子皮纖維素吸附材料,并研究其對水中重金屬鎳的去除效果。研究結(jié)果表明鎳在柚子皮纖維素上的吸附速率很快,并滿足擬二級動(dòng)力學(xué)方程。在低pH下,鎳在柚子皮纖維素上的吸附受pH和離子強(qiáng)度的影響較大,且吸附隨離子強(qiáng)度的增加而減小;在高pH下,離子強(qiáng)度對鎳在柚子皮纖維素上的吸附無影響。Langmuir模型能夠很好地?cái)M合吸附等溫線,298 K下的q_(max)值為120 mg/g。通過對柚子皮纖維素進(jìn)行改性制備出羧基化纖維素,并研究其對水中重金屬鎳的去除效果。研究結(jié)果表明鎳在羧基化纖維素上的吸附速率很快,并滿足擬二級動(dòng)力學(xué)方程。在低pH下,鎳在羧基化纖維素上的吸附受pH和離子強(qiáng)度的影響較大,且吸附隨離子強(qiáng)度的增加而減小;在高pH下,離子強(qiáng)度對鎳在羧基化纖維素上的吸附無影響。Langmuir模型能夠很好地?cái)M合吸附等溫線,298 K下的q_(max)值為136 mg/g�？傊�,柚子皮作為一種天然的高分子材料,通過簡單的提取和進(jìn)一步的改性,能夠?qū)崿F(xiàn)對水中重金屬的高效、廉價(jià)的去除,在污水處理領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X703;O647.3
【部分圖文】：

對金屬離子的吸附容量小且選擇性低。這種分子結(jié)構(gòu)使得纖維素具有親水性、手性和可降解性，同時(shí)具有發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)的可能性。圖2.1 纖維素的分子結(jié)構(gòu)Fig2.1 Molecular structure of cellulose制備纖維素的原料的主要來源是自然界中在光合作用條件下合成的天然生物質(zhì)纖維素，此類纖維素的結(jié)晶度通常較大，不溶于普通溶劑。為使纖維素在應(yīng)用中更加安全可行，我們一般通過氧化、水解或生物降解等方式，破壞天然纖維素的大分子鏈，從而降低纖維素的結(jié)晶度，以達(dá)到提高纖維素進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的可及度的目的；也可通過酯化、醚化、接枝共聚反應(yīng)和交聯(lián)反應(yīng)等對天然纖維素進(jìn)行改性，以使其增添其本身不具備的性能，拓寬天然纖維素在廢水中重金屬去除的適用性。

3.2 結(jié)果與討論3.2.1 柚子皮的傅里葉紅外光譜表征圖3.1為柚子皮的傅里葉紅外光譜表征結(jié)果。在3404 cm 1，2920 cm 1，1750cm 1，1646 cm 1，1434 cm 1，1374 cm 1，1062 cm 1左右處的吸收峰是柚子皮的特征吸收峰[78, 79]。3404 cm 1處出現(xiàn)的強(qiáng)烈的寬吸收峰為纖維素的-OH伸縮振動(dòng)峰，2920 cm 1處出現(xiàn)的吸收峰為飽和C-H伸縮振動(dòng)峰

第三章 柚子皮對水中重金屬鎳的去除性能研究液中剩下的鎳必須擴(kuò)散到柚子皮的內(nèi)表面才能實(shí)現(xiàn)吸附，而這種內(nèi)部擴(kuò)散運(yùn)比較緩慢的，導(dǎo)致了后期吸附速率的增加放緩�？偟膩碚f，鎳在柚子皮上的過程是比較快的，6h 足以達(dá)到平衡。這一現(xiàn)象表明鎳在柚子皮上的吸附主因于化學(xué)吸附作用或表面絡(luò)合作用，而非物理吸附作用。為了對鎳在柚子皮上的吸附進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究，我們對結(jié)果進(jìn)行了準(zhǔn)二級動(dòng)擬合，方程表達(dá)式為：21 12t e ettq Kq q （3.2）式中，qt和 qe分別指 t 時(shí)刻和吸附平衡后鎳在柚子皮上的吸附量（mg/g 指鎳在柚子皮上吸附的準(zhǔn)二級速率常數(shù)(g/(mg h))。圖 3.2 中的插圖展示了準(zhǔn)動(dòng)力學(xué)擬合曲線，相關(guān)系數(shù)為 0.996，非常接近 1，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合地非常好模型適用于本實(shí)驗(yàn)。
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本文編號：2882814