本文關(guān)鍵詞：磁性PEI功能化汽爆秸稈的制備及吸附性能研究　出處：《西南交通大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關(guān)文章： 秸稈 聚乙烯亞胺(PEI) 磁性吸附劑 吸附 Pb(Ⅱ) Cr(Ⅵ)

【摘要】：許多工業(yè)生產(chǎn)過程都會產(chǎn)生大量含鉛、鉻等的重金屬廢水,這些廢水已成為生態(tài)環(huán)境的重要污染源,并直接或間接地對人類健康造成極大的危害。吸附法工藝設(shè)備簡單、易操作、成本低廉,是重金屬廢水處理領(lǐng)域最常用的技術(shù),但傳統(tǒng)的吸附法常用的吸附劑為活性炭,其價格昂貴,再生困難。因此,尋找價格低廉的新型生物吸附材料具有重要意義。本論文以汽爆秸稈為基質(zhì),采用戊二醛交聯(lián)劑法制備了磁性聚乙烯亞胺功能化汽爆秸稈(Fe_3O_4-PEI-SERS)吸附劑。通過 SEM、XRD、FT-IR、XPS 和 VSM等手段表征了材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),測定了 Pb(Ⅰ)和Cr(Ⅵ)離子在Fe_3O_4-PEI-SERS上的吸附性能,并探討了相關(guān)的吸附機理。該研究對于以農(nóng)業(yè)秸稈為原料的吸附劑的研制開發(fā)和應用具有一定的理論和現(xiàn)實意義。論文的主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:1.磁性PEI功能化汽爆秸稈的制備研究在堿性條件下,以汽爆秸稈為基質(zhì),戊二醛為交聯(lián)劑將聚乙烯亞胺(PEI)接枝到汽爆秸稈上,同時包埋四氧化三鐵(Fe_3O_4),進而制備Fe_3O_4-PEI-SERS。研究了各種藥劑與秸稈投加量、反應溫度和時間等因素對所制吸附材料產(chǎn)率和吸附性能的影響,確定了最優(yōu)制備條件。研究結(jié)果表明:當秸稈投加量為0.15g、PEI(濃度 30%)1.3mL、戊二醛(濃度 2.5%)6mL、氫氧化鈉(NaOH)0.2g、四氧化三鐵0.04g,反應溫度45℃,反應時間3h時,得到的Fe_3O_4-PEI-SERS產(chǎn)率和吸附性能最優(yōu)。2.磁性PEI功能化汽爆秸稈的表征通過SEM、XRD、FT-IR、XPS和VSM等手段表征了材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。由SEM結(jié)果可知,所制吸附劑結(jié)構(gòu)較蓬松,其中交織著大量的汽爆秸稈纖維素,單根纖維素表面有大量附著物;;FT-IR和XPS測試結(jié)果表明,戊二醛交聯(lián)劑法將PEI成功修飾到秸稈表面;XRD分析結(jié)果表明制備過程中并未改變Fe_3O_4的晶體結(jié)構(gòu),Fe_3O_4-PEI-SERS比飽和磁強度為4.88emu/g,在外加磁場的作用下能夠有效地實現(xiàn)磁分離。3.磁性PEI功能化汽爆秸稈對重金屬Pb(Ⅱ)的吸附研究以Pb(Ⅱ)為吸附質(zhì),所制Fe_3O_4-PEI-SERS為吸附劑,考察了 pH、吸附時間、吸附劑投加量、Pb(Ⅱ)初始濃度、溫度等因素對Pb(Ⅱ)吸附特性的影響,探討了相關(guān)的吸附機理。研究結(jié)果表明:Fe_3O_4-PEI-SERS對Pb(Ⅱ)的吸附具有強烈的pH依賴性;吸附時間對Pb(Ⅱ)的吸附效率有明顯的影響,在180 min時吸附達到平衡,吸附過程符合準二級動力學模型;Langmuir和Freundlich模型都能很好地描述Pb(Ⅱ)在磁性PEI功能化汽爆秸稈上的吸附行為,20、30和40℃時最大吸附量分別為192.31、200.00和212.77mg/g;熱力學參數(shù)AG~00,而△H~00、AS~00,說明該吸附屬于熵增加的自發(fā)吸熱反應過程,升溫有利于吸附。重復實驗表明,以0.1mol/L的EDTA作解吸劑,連續(xù)5次吸附/解吸附循環(huán)操作后,吸附劑仍能保持較高的吸附容量。4.磁性PEI功能化汽爆秸稈對Cr(VⅥ)的吸附研究以Cr(Ⅵ)為吸附質(zhì),所制Fe_3O_4-PEI-SERS為吸附劑,考察了 pH、吸附時間、吸附劑投加量、Cr(Ⅵ)初始濃度、溫度等因素對Cr(Ⅵ)吸附特性的影響,探討了相關(guān)的吸附機理。研究結(jié)果表明::Fe_3O_4-PEI-SERS對Cr(Ⅵ)的吸附具有強烈的pH依賴性,當pH=2時,Cr(VⅥ)的去除率達到最大值;吸附時間、Cr(Ⅵ)初始濃度和吸附劑投加量對吸附效率有明顯影響,對于200mg/L和300mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,吸附平衡時間分別為60min和360min;吸附過程符合準二級動力學模型,說明反應主要由化學吸附控制;相對于Freundlich模型,Langmuir模型能更好地描述Cr(Ⅵ)在Fe_3O_4-PEI-SERS上的吸附行為,25、35和45℃時最大吸附量分別為280.11mg/g、317.46mg/g、338.98mg/g;熱力學參數(shù)AG~00,而△H~00、△S~00,說明該吸附屬于熵增加的自發(fā)吸熱反應過程,升溫有利于吸附。重復實驗表明,以0.5mol/L的NaOH作解吸劑,連續(xù)5次吸附/解吸附循環(huán)操作后,吸附劑仍能保持較高的吸附容量,表明Fe_3O_4-PEI-SERS具有良好的穩(wěn)定性、再生性和重復利用性。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X703;O647.3

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本文編號：1350058