改性甘蔗渣對重金屬離子吸附行為研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展,大量重金屬廢水的排放嚴重污染了環(huán)境,重金屬污染已成為全球最嚴重的環(huán)境問題之一,其治理迫在眉睫。目前,處理重金屬廢水常用的方法主要有化學沉淀法、氧化還原法、離子交換法、溶劑萃取法、膜分離法、電解法等。以上幾種重金屬廢水的處理方法大部分都存在成本高、操作復雜和二次污染等問題。近年來,生物吸附法因其操作簡單、原材料來源豐富、環(huán)境友好等特點而備受關注。但未經處理的生物吸附劑存在吸附容量較低,對重金屬廢水的處理效率不高等問題。因此

2、,吸附劑的改性近年來一直是眾多學者研究的熱點。
　　本文采一種簡單、溫和的方法制備了均苯四甲酸二酐(PMDA)和乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)改性甘蔗渣,用紅外光譜和掃描電子顯微鏡對改性前后的甘蔗渣進行了表征,考察了吸附時間、重金屬離子濃度、吸附劑用量、酸度對吸附容量的影響,研究了未改性、PMDA改性、EDTAD改性甘蔗渣對Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+四種重金屬離子的吸附行為。探討了Na+、K+、Ca2+、Mg2+四種共

3、存離子對吸附的影響,采用HCl、HNO3、EDTA為洗脫劑,進一步研究了改性吸附劑的再生吸附性能,并取得到如下研究成果:
　　1.經PMDA和EDTAD改性的甘蔗渣對四種重金屬離子Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+的吸附能力得到了很大的提高。紅外光譜分析表明改性后甘蔗渣表面引入了大量的羧基、氨基官能團。兩種改性吸附劑對Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+的吸附過程中,前20min吸附反應速率很高,吸附量可以達到平衡吸附量的9

4、0％以上。吸附動力學過程可以用準二級動力學方程很好的描述,其吸附速率受金屬離子濃度和甘蔗渣表面的活性位點數(shù)控制。等溫吸附過程用Langmuir模型擬合,線性相關性系數(shù)均大于0.998,表明了改性前后甘蔗渣對重金屬離子的吸附主要是單分子層吸附,物理吸附和化學吸附可能同時存在于吸附劑對重金屬離子的吸附過程中。
　　2.吸附熱力學結果顯示:經PMDA和EDTAD改性的甘蔗渣對Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+吸附反應都屬于自發(fā)反應,

5、PMDA改性甘蔗渣對Cu2+和Pb2+的吸附屬于吸熱反應,對Zn2+、Cd2+的吸附屬于放熱反應。
　　3.酸度實驗表明:在較寬的范圍內,經EDTAD改性甘蔗渣在較寬的pH值(2.0～7.0)范圍內對金屬離子的吸附容量影響較小。干擾實驗表明:共存離子Na+,K+,Mg2+,Ca2+這四種離子單獨存在或是以不同的濃度組合對金屬離子的吸附影響較小。以上結果說明EDTAD改性甘蔗渣具有較強的抗酸性、抗干擾性,在實際應用中具有很好的前景。

6、
　　4.用EDTA作洗脫劑,連續(xù)3次對吸附金屬離子的吸附劑進行解吸附-吸附實驗,結果表明:實驗過程中減少吸附量小于最大吸附量的10%,說明改性甘蔗渣有良好的再生能力。
　　5.吸附機理探討結果表明:改性甘蔗渣表面的羧基及羥基參與了吸附反應,重金屬離子的吸附主要以離子交換為主,鉛離子在吸附過程中在甘蔗渣表面發(fā)生了微沉淀。改性甘蔗渣對四種金屬離子的親和力大小順序為Pb2+>Cu2+>>Zn2+,Cd2+,可通過控制溶液的條件實