小麦秸秆对溶液中铅、镉离子吸附性能的研究

【摘要】：本论文选用农业小麦秸秆作为原材料制成原状吸附剂,通过其对溶液中铅、镉离子吸附效果的研究,探究其吸附重金属能力和原理。对原状小麦秸秆进行静态和动态吸附实验,探讨多种外源因素对吸附效果的影响,通过动力学模型和热力学模型对铅、镉离子吸附性能进行计算和分析,为秸秆这类农业废弃物投入到治理重金属污染提供一定科学依据。主要研究成果讨论如下： 在利用原状小麦吸附铅、镉离子静态实验的过程中,主要考虑了小麦粒径、投加量、初始溶液浓度、pH、吸附时间和温度的影响。在本论文静态实验中,pH对两种金属的吸附效果影响最大,选取颗粒粒径为0.15-0.2mm,投加量(g)为0.2g,pH为2-4之间,反应温度为25℃,溶液浓度为300mg/L作为最适合的反应条件。结合FTIR谱图和SEM结果推断出小麦秸秆对Pb2+、Cd2+有化学吸附过程。在所选用的吸附动力学模型中,准二级动力学模型最适合小麦秸秆吸附Pb、Cd,吸附过程由膜扩散和内扩散联合控制。吸附热力学中,吸附等温线很好的符合Langmuir方程和Freundlich模型,有利于吸附的进行。对于化学改性的秸秆,两种离子的吸附效果都比原状小麦秸秆有所提高。 在利用原状小麦吸附铅、镉离子动态实验的过程中,考虑流量和浓度的影响。在固定浓度、不同流速和固定流速、浓度升高下,Pb2+比Cd2+达到穿透点需更长时间,且同一时刻Pb2+流出浓度较Cd2+低,说明小麦秸秆对Pb2+的吸附效果比Cd2+好。在本论文动态实验中,选取6mL/min和30mg/L作为理想流速和浓度。根据动态吸附模型计算,流量对穿透时间影响更大。 等浓度Pb2+、Cd2+混合液竞争吸附的情况下,无论是静态还是动态吸附,都较单一离子吸附强度相比都有下降,Pb2+较Cd2+更易被吸附,更具竞争优势。 【关键词】：小麦秸秆 Pb~(2+) Cd~(2+) 静态吸附 动态吸附
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O647.3;X703
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-16
• 1.1 研究背景7
• 1.2 铅镉废水的来源与危害7-8
• 1.3 铅镉废水处理现状8-11
• 1.3.1 化学沉淀法8
• 1.3.2 电解法8-9
• 1.3.3 离子交换法9
• 1.3.4 吸附法9-10
• 1.3.5 膜分离法10
• 1.3.6 生物法10-11
• 1.4 国内外农作物秸秆的研究现状11-14
• 1.4.1 秸秆的元素组成和化学结构11-13
• 1.4.2 农作物秸秆用作能源13
• 1.4.3 农作物秸秆还田13
• 1.4.4 农作物秸秆用作材料13-14
• 1.4.5 农作物秸秆用作吸附剂14
• 1.5 本研究的内容与技术路线14-16
• 1.5.1 研究内容14-15
• 1.5.2 技术路线15-16
• 第二章 实验材料、仪器与方法16-23
• 2.1 实验材料16-17
• 2.1.1 实验试剂与仪器16
• 2.1.2 实验仪器16-17
• 2.2 实验原理17
• 2.3 实验方法与计算模型17-23
• 2.3.1 实验准备阶段17-18
• 2.3.2 吸附模型18-23
• 第三章 秸秆对Pb、Cd静态吸附性能分析23-37
• 3.1 秸秆吸附水中Pb、Cd的影响因素23-30
• 3.1.1 粒径对Pb、Cd去除效果的影响23-24
• 3.1.2 投加量对Pb、Cd吸附效果的影响24-25
• 3.1.3 溶液初始Pb、Cd浓度对吸附效果的影响25-26
• 3.1.4 pH值对Pb、Cd吸附效果的影响26-28
• 3.1.5 吸附时间对Pb、Cd吸附效果的影响28-29
• 3.1.6 温度对Pb、Cd吸附效果的影响29-30
• 3.2 秸秆对Pb、Cd的吸附动力学研究30-32
• 3.3 秸秆对Pb、Cd的吸附热力学研究32-33
• 3.4 分析检验和产物表征33-35
• 3.4.1 傅里叶红外分析33-34
• 3.4.2 扫描电镜34-35
• 3.5 化学改性对小麦秸秆的吸附影响35-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第四章 秸秆对Pb、Cd动态吸附性能研究37-43
• 4.1 动态实验过程37-38
• 4.2 实验结果与分析38-41
• 4.2.1 不同流速对吸附能力的影响38-40
• 4.2.2 不同浓度对吸附效果的影响40-41
• 4.3 本章小结41-43
• 第五章 秸秆对不同浓度Pb、Cd混合液吸附性能研究43-46
• 5.1 不同浓度铅镉混合液静态吸附43
• 5.2 不同浓度铅镉混合液动态吸附43-46
• 结论与展望46-48
• 参考文献48-56
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果56-57
• 致谢57

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