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天然植物材料作为吸附剂处理低浓度重金属废水的研究

泰然健康网
2024-12-23 02:16

天然植物材料作为吸附剂处理低浓度重金属废水的研究

【摘要】：重金属是造成水体污染的一类有毒物质,微量的重金属即可产生毒性效应,重金属对人体健康的危害是多方面、多层次的,其毒理作用主要表现在降低人体抵抗力等许多方面。重金属都为非降低型有毒物质,可沿食物链或食物网被生物吸收、蓄集,最终造成人体积累和慢性中毒。水体中重金属污染监测与防治一直是环境科学研究的热点。人们不断地开发、改进治理重金属废水的方法和技术,产生了如物理法、化学法、生物化学法等处理方法。生物吸附法处理重金属废水是一种很有潜力的新型重金属废水处理技术。它具有在低浓度下金属离子可以被选择性去除、处理效率高、pH值和温度条件范围宽、投资小、运行费用低以及可有效地回收一些贵重金属等优点。一些廉价的植物材料直接用作吸附剂吸附废水中的重金属离子,这些材料包括:麦草、玉米轴穗、玉米茎杆、稻壳、大麦壳、碎木片、棕桐果枝、锯屑、树皮、树叶、椰壳纤维、香蕉木髓、蔗渣木髓、水生植物等。中国作为一个发展中的国家,研发经济高效的重金属废水处理新技术尤为重要。在国内外研究的基础上,本文以花生壳、稻谷壳、木屑这些植物材料作为吸附剂吸附废水中的Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)。探讨了重金属离子初始浓度、吸附时间、pH、吸附剂用量对吸附效率的影响,并初步探讨了吸附机理。实验结果表明,三种吸附剂对重金属离子初始浓度低的废水均有较高的吸附效率,其中花生壳的吸附效果最好。实验证明:金属离子的初始浓度、吸附时间、pH、吸附剂用量对吸附效率都会产生影响。其中,pH对吸附效率的影响最为明显。花生壳吸附重金属离子,吸附速度非常快,在短时间内就可以达到吸附平衡。太低的pH,吸附剂用量过多,对吸附不利。花生壳对三种重金属的去除效率依次为Pb>Zn>Cu。花生壳对Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)的吸附等温线基本符合Langmuir模式。实验中,虽然花生壳对水中低浓度的重金属离子有良好的吸附效果,但是因为花生壳中还含有较多的水溶性有机色素,经浸泡后,有色物质流出,处理过的水样,从浅棕色到黄褐色都有一定程度的染色,这样,用花生壳处理过的重金属废水需要再次处理,造成了资源和能源的浪费,花生壳处理含重金属废水的优势也大打折扣。对花生壳进行改性处理。改性过的花生壳可以阻断有色物质的流出,保持花生壳的有效成分,提高化学稳定性。采用酸性甲醛溶液对花生壳进行了改性,并以去除水中Pb~(2+)为参考标准,探讨了花生壳改性制备重金属吸附剂的工艺,获得较佳的改性工艺条件。本文也研究了用环氧氯丙烷来交联处理树皮,以改善树皮的化学稳定性,并讨论其改性的最佳条件以及对重金属离子的吸附性能。由试验结果得知,该改性树皮的适宜处理条件为:NaOH0.5mol/L,改性温度为50℃,加入环氧氯丙烷量为30ml,改性过的树皮对初始浓度不同的Cu~(2+)的吸附效率比未改性的树皮有所提高。通过改性,即阻断了有色物质的流出,又保持了树皮的有效成分,提高了化学稳定性。

【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007

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