改性麻黃廢渣生物吸附劑的制備及其對(duì)水環(huán)境污染物的吸附研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，重金屬和染料的污染日趨嚴(yán)重，而重金屬和染料可通過(guò)食物鏈而進(jìn)行生物富集，對(duì)環(huán)境和人體健康造成了很大的威脅。因此，如何消除重金屬和染料的危害是當(dāng)今環(huán)境保護(hù)工作迫切需要解決的問(wèn)題。生物吸附法因其原料來(lái)源廣泛、吸附效率高、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為處理重金屬和染料污染的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　本論文以中草藥廢渣—麻黃廢渣為原料，分別通過(guò)硫酸和二乙烯三胺對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性，制備了兩種生物吸附劑：硫酸改性麻黃廢渣生物吸附劑（

2、SEW）和二乙烯三胺改性麻黃廢渣生物吸附劑（AEW），并將它們用于吸附水溶液中的重金屬離子Cu2+、Pb2+、Cd2+和Zn2+以及染料分子中性紅和亞甲基藍(lán)。利用掃描電鏡、紅外光譜和官能團(tuán)滴定等分析手段對(duì)改性前后的麻黃廢渣進(jìn)行表征；采用單因素實(shí)驗(yàn)研究了時(shí)間，溫度等因素對(duì)麻黃廢渣改性的影響，確定最佳改性方案；通過(guò)靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)考察了溶液pH值、吸附時(shí)間和吸附劑用量等因素對(duì)吸附過(guò)程的影響，進(jìn)行了吸附等溫?cái)M合和動(dòng)力學(xué)研究；考察了生物吸附劑的循環(huán)

3、再生性能，并對(duì)吸附機(jī)理進(jìn)行了探討。主要結(jié)果如下：
　　1. SEW的最佳制備條件是硫酸濃度為10 mol/L，改性溫度為95℃，改性時(shí)間為10 h，固液比為1：12；AEW的最佳制備條件是麻黃廢渣1.00 g，氫氧化鈉濃度為5％，醚化時(shí)間為1 h，醚化溫度為60℃，環(huán)氧氯丙烷投加量為3 mL，胺化時(shí)間為2 h，胺化溫度為100℃，二乙烯三胺投加量為0.5 mL。
　　2.麻黃廢渣經(jīng)改性后，形貌上更粗糙和疏松，表面積增大，結(jié)構(gòu)

4、上有效官能團(tuán)（-OH,-COOH,-NH2）增加，更有利于對(duì)重金屬離子和染料的吸附。
　　3. SEW吸附Cu2+，Pb2+，Cd2+，Zn2+，中性紅和亞甲基藍(lán)的最佳pH值分別為5.0，5.0，5.5，5.0，5.0和6.0；最佳吸附時(shí)間分別為1 h，1 h，1 h，1 h，1 h和2 h；最佳吸附固液比分別為4 g/L，6 g/L，4 g/L，8 g/L，6 g/L和4 g/L。吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。對(duì)Cu2+，Pb

5、2+，Cd2+，Zn2+和亞甲基藍(lán)的吸附均符合Langmuir和Freundlich模型，對(duì)中性紅的吸附則采用Langmuir模型擬合更佳，SEW對(duì)Cu2+，Pb2+，Cd2+，Zn2+，中性紅和亞甲基藍(lán)的最大吸附量分別為139.7，149.1，246.7，81.43，252.4和211.4 mg/g。
　　4. AEW吸附Cu2+，Pb2+，Cd2+，Zn2+，中性紅和亞甲基藍(lán)的最佳pH值分別為4.5，5.5，5.0，5.5，5

6、.0和6.0；最佳吸附時(shí)間分別為3 h，2 h，1 h，1 h，1 h和1 h；最佳吸附固液比分別為4 g/L，10 g/L，6 g/L，6 g/L，4 g/L和10 g/L。吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。對(duì)Cu2+，Pb2+，Cd2+，Zn2+，中性紅和亞甲基藍(lán)的吸附均符合Langmuir和Freundlich模型，AEW對(duì)Cu2+，Pb2+，Cd2+，Zn2+，中性紅和亞甲基藍(lán)的最大吸附量分別為93.11，133.5，92.59，

7、90.25，362.3和152.7 mg/g。
　　5.吸附了金屬離子和染料的改性麻黃廢渣生物吸附劑可以用0.1 mol/L HNO3溶液解吸再生，經(jīng)過(guò)5次循環(huán)使用吸附能力降低很小，吸附率仍然可以達(dá)到90%以上。
　　6.改性麻黃廢渣生物吸附劑對(duì)重金屬離子和染料的吸附機(jī)理可能主要是離子交換、螯合作用、氫鍵作用和包裹作用，還有少量的物理吸附作用。
　　麻黃廢渣經(jīng)硫酸和二乙烯三胺改性后，對(duì)重金屬離子和染料的吸附作用較未改性