近年來,包括含鎘廢水在內(nèi)的許多工業(yè)廢水給周邊的環(huán)境以及人類的健康造成了嚴(yán)重危害,從而引起廣泛的關(guān)注和成為研究的熱點(diǎn)。許多的水體重金屬離子去除技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,然而這些治理技術(shù)面臨的最大缺陷就是運(yùn)行成本較高。吸附法能通過選擇來源廣泛、價(jià)格低廉、以及吸附性能良好的吸附劑,有效地去除水體中的重金屬離子。因此,吸附法成為一種較為流行的廢水處理方法。 玉米秸稈是世界上生物量巨大的農(nóng)業(yè)廢棄物。它富含纖維素成分,可以在許多領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。但是現(xiàn)有的利用狀況造成了相當(dāng)一部分的玉米秸稈被低值使用和直接廢棄,其后果是既浪費(fèi)了資源,又污染了環(huán)境�，F(xiàn)有的農(nóng)業(yè)廢棄物吸附劑改性方法和制備技術(shù),為玉米秸稈作為重金屬離子吸附劑提供了理論基礎(chǔ)和研究方向。如果能把成本低廉的玉米秸稈,通過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)改性,研制成性能良好的吸附劑,不但可以解決水體重金屬污染的問題,而且為玉米秸稈的綜合利用開辟了一條新途徑。 本研究通過使用改性劑丙烯腈,選擇兩種原理不同的改性方法——醚化和接枝化改性方法,將玉米秸稈(RCS-A和RCS-B)制備出兩種不同的吸附劑AMCS和AGCS。同時(shí),對玉米秸稈纖維素實(shí)現(xiàn)提純和接枝化改性,可得到纖維素吸附劑AGCS-Cell。然后分別地對它們的性質(zhì)表征和吸附性能進(jìn)行研究,詳細(xì)地闡述了它們的改性和吸附機(jī)理,并具體地?cái)M合了吸附過程的各種模型,以及對吸附后的AMCS和AGCS進(jìn)行了解吸研究。主要的研究結(jié)果如下: 1、從表征分析的結(jié)果來看,AMCS和AGCS結(jié)構(gòu)的內(nèi)部表面積比RCS (-A \ -B)分別大2.74和3.43倍;經(jīng)過醚化或接枝化改性后,AMCS和AGCS結(jié)構(gòu)內(nèi)成功地被引入了新的官能基團(tuán)—氰基(-CN),而且氰基的進(jìn)入造成結(jié)構(gòu)中N元素含量的增加;XRD圖譜分析出X-射線結(jié)晶指數(shù)關(guān)系A(chǔ)GCS AMCS RCS (-A \ -B),意味著AGCS和AMCS中的-OH大部分從氫鍵的束縛中被“解放”出來,可以更加容易地被新引入的-CN基團(tuán)所替代,并且更有利于接觸并吸附水體Cd~(2+)離子。~(13)C核磁共振圖譜解釋了AGCS和AMCS的結(jié)晶度降低和氰基引入位置的原因。此外,TGA及DSC曲線證實(shí)了AGCS良好的熱穩(wěn)定性。 2、從吸附效果、吸附過程動力學(xué)和熱力學(xué)的研究結(jié)果,可以得知它們的吸附能力主要受到溶液初始pH值和吸附劑投加量的影響。當(dāng)pH值較高和投加量在較少時(shí),它們的吸附效果最好,而且AGCS的吸附能力要好于AMCS和RCS (-A \ -B)。這四種吸附劑對水體鎘離子的吸附符合Langmuir吸附等溫式,AMCS和AGCS的理論最大吸附量分別為12.73和22.17 mg g~(-1)。AMCS和AGCS還符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程學(xué),說明了它們的吸附速率由膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散的速率共同決定的,是與驅(qū)動力的平方成正比關(guān)系。 3、AMCS和AGCS吸附水體Cd~(2+)主要機(jī)理包括:因化學(xué)改性而獲得的較大比表面積和孔隙層狀結(jié)構(gòu)的物理吸附;它們結(jié)構(gòu)中的新功能基團(tuán)——氰基(-CN)對Cd~(2+)具有配位絡(luò)合作用以及它們帶負(fù)電荷的表面電位,可與Cd~(2+)金屬陽離子之間產(chǎn)生靜電吸附作用。唯一不同的是AGCS對水體鎘離子還具有空間網(wǎng)捕作用。 4、對比分析AGCS和AGCS-Cell結(jié)構(gòu)和吸附,表明AGCS-Cell接枝化改性程度更高。并推導(dǎo)出玉米秸稈纖維素二元接枝共聚反應(yīng)的動力學(xué)速率方程,指出反應(yīng)速率是與引發(fā)劑和單體濃度有密切的正比關(guān)系。驗(yàn)證結(jié)果也表明二元纖維素接枝共聚反應(yīng)的動力學(xué)模型一定的條件下是合理的。 5、解吸效果研究表明:純水、硝酸、氫氧化鈉、檸檬酸、氯化鈉和EDTA這六種解吸劑的解吸效果會受到解吸溫度和濃度的影響,性能有所差異。EDTA的解吸效果較為明顯。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：X13
【部分圖文】：

圖 1-1.ure 1-1. C使許多酶肝損壞[2毒作用的收到阻礙呼吸道系鎘是公認(rèn)不同年份里Cd (II) concs酶系統(tǒng)功能癱8]、和貧血[的主要靶器礙，從而引起系統(tǒng)的侵害認(rèn)的致癌物b 各個(gè)采里大寶山礦entration ofsurrounding癱瘓。當(dāng)鎘[29]等。相關(guān)官[30]；腎功起骨質(zhì)軟化可導(dǎo)致呼吸物[13]，19873采樣點(diǎn)水樣礦區(qū)及其周邊f(xié) surface wag area in dif鎘進(jìn)入腎肝關(guān)研究表明功能不全，化、骨骼疏松吸困難、氣年，鎘被國的鎘離子含邊地區(qū)地表ater in Dabafferent years中，產(chǎn)生慢，腎臟可蓄直接影響維松、變形、管炎、支氣國際抗癌聯(lián)含量表水中鎘離子aoshan minis.慢性中毒，逐蓄積體內(nèi)鎘總維生素 D3 的萎縮、易骨氣管炎、肺纖聯(lián)盟（IARC子的濃度ing area an逐漸造成腎總量的三分的活性，使骨折等[31]，纖維化、肺C）定為 IIAit腎損分之使得渾肺水級

解吸效Figu效果及解吸圖 1-3ure 1-3. Pro吸機(jī)理（AM3. 課題研究oceeding ofMCS、AGCS究思路f the disserta） ation

外性外觀色澤性前的 RCS的吸附劑 A澤變化S-A 的顏色AMCS 的顏色是淡黃色。顏色呈現(xiàn)黃色。改性后，色，顏色加通過堿液前加深。如圖前處理以及3-3 所示。及丙烯腈浸泡泡處

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 吳文清;黃少斌;張瑞峰;祝光富;;改性秸稈纖維素在水處理中除磷的研究[J];造紙科學(xué)與技術(shù);2012年05期

2 藍(lán)舟琳;彭丹;郭楚玲;朱超飛;薛秀玲;黨志;;綠色木霉改性玉米秸稈溢油吸附劑的制備及其性能研究[J];環(huán)境科學(xué);2013年04期

3 趙雅蘭;易筱筠;雷娟;黨志;;基于鎘吸附的花生殼酶改性研究[J];礦物巖石地球化學(xué)通報(bào);2014年02期

4 徐楠楠;林大松;徐應(yīng)明;謝忠雷;梁學(xué)峰;郭文娟;;玉米秸稈生物炭對Cd~(2+)的吸附特性及影響因素[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2014年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 曹威;改性稻草去除水中SO_4~(2-)和Cr(Ⅵ)的特性和機(jī)理研究[D];華南理工大學(xué);2012年

2 劉新亮;蔗髓改性制備重金屬離子吸附材料及其機(jī)理研究[D];廣西大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 朱超飛;玉米秸稈的化學(xué)改性、表征及吸油性能的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

2 黃燕;靜電紡木質(zhì)素/醋酸纖維素微納米纖維及其對重金屬離子的吸附研究[D];華南理工大學(xué);2012年

3 王利香;玉米秸稈/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備及對水中Pb~(2+)的吸附性能研究[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2013年

4 高帥鵬;氫氧化鎂改性沸石對水體中甲基橙、亮綠和鎘離子的吸附研究[D];鄭州大學(xué);2013年

5 藍(lán)舟琳;玉米秸稈的生物改性及其對石油吸附性能的研究[D];華南理工大學(xué);2013年

6 趙雅蘭;生物改性花生殼材料的制備及其對Cd~(2+)的吸附性能研究[D];華南理工大學(xué);2013年

7 吳文清;金屬鹽改性秸稈對水中低濃度磷的吸附特征研究[D];華南理工大學(xué);2013年

8 傅正強(qiáng);靖遠(yuǎn)凹凸棒石吸附水溶液中Cd（Ⅱ）性能的研究[D];蘭州交通大學(xué);2013年

本文編號：2813477