堿改性泡桐樹(shù)葉吸附劑對(duì)水中Pb2+的吸附特性研究.pdf

1、重金屬?gòu)U水的治理問(wèn)題已被各國(guó)科學(xué)家普遍關(guān)注，其對(duì)人類健康造成嚴(yán)重威脅也被人們逐漸認(rèn)識(shí)到。重金屬?gòu)U水的傳統(tǒng)方法有化學(xué)還原法、離子交換法、吸附法、膜分離法，這些方法主要適用于重金屬離子濃度較高的情況，當(dāng)重金屬離子濃度較低時(shí)，用傳統(tǒng)方法處理存在運(yùn)行成本高、操作繁瑣、處理效率低、容易造成二次污染等問(wèn)題。目前，我國(guó)農(nóng)林廢棄物利用率很低，一般的處理方法是露天堆置和焚燒，不僅造成能源巨大浪費(fèi)而且還造成環(huán)境污染。然而，農(nóng)林廢棄物也有一些自身的優(yōu)越性，比

2、如來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、再生周期短、可降解等，其主要成分纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等含有豐富的-OH、-COOH、-NH2等活性基團(tuán)且比表面積較大。研究表明，農(nóng)林廢棄物經(jīng)過(guò)化學(xué)改性，能夠很好地去除廢水中的重金屬離子。農(nóng)林廢棄物的改性方法很多，大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，堿處理能夠使農(nóng)林廢棄物暴露更多的吸附位點(diǎn)，從而能達(dá)到更好的吸附效果。泡桐在我國(guó)分布廣泛，種植數(shù)量大，每年冬季產(chǎn)生大量落葉廢棄物，棄置于自然環(huán)境或露天焚燒，既造成了環(huán)境污染，又造成了資源的極

3、大浪費(fèi)。我們研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)NaOH-乙醇改性后的泡桐樹(shù)葉粉末對(duì)廢水中Pb2+的去除率接近100％，可見(jiàn)堿改性泡桐樹(shù)葉粉末對(duì)Pb2+具有良好的去除效果。但NaOH生產(chǎn)成本高，加工過(guò)程易污染環(huán)境，不符合節(jié)約、環(huán)保的要求。而Ca(OH)2作為NaOH生產(chǎn)的天然原材料，既具備其強(qiáng)堿性質(zhì)又廉價(jià)易得。因此，利用Ca(OH)2改性泡桐樹(shù)葉粉末，制備重金屬離子的高效生物吸附劑，具有重要的科研價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本論文選取泡桐落葉為研究對(duì)象，用Ca

4、(OH)2對(duì)泡桐樹(shù)葉粉末進(jìn)行改性，吸附溶液中低濃度的Pb2+,并探討了吸附時(shí)間、吸附劑濃度、溶液pH、重金屬初始濃度這四個(gè)因素對(duì)吸附效果的影響；并通過(guò)掃描電鏡（SEM）、能譜分析（XPS）、X-熒光光譜半定量分析三種方式對(duì)對(duì)未改性、改性后和吸附后的粉末進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，吸附時(shí)間、吸附劑用量、溶液pH、金屬離子的初始濃度都會(huì)對(duì)吸附效果產(chǎn)生影響。當(dāng)吸附劑濃度為0.8g·L-1，溶液pH為5，60 min即可達(dá)到吸附平衡，此時(shí)吸附量為60

5、.43 mg·g-1，去除率為95.61%；當(dāng)Pb2+初始濃度在15—100 mg·L-1范圍內(nèi)時(shí)，堿改性泡桐樹(shù)葉粉末吸附劑對(duì)Pb2+的去除率都在93.0%以上，且隨著重金屬初始濃度的增加，吸附量明顯增加。堿改性泡桐樹(shù)葉粉末吸附劑吸附對(duì)Pb2+的吸附過(guò)程可用準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型和等溫吸附模型描述。通過(guò)掃描電鏡（SEM）發(fā)現(xiàn)未改性粉末表面光滑，各官能團(tuán)相對(duì)分散呈顆粒狀；而改性后的粉末變化很大，原有結(jié)構(gòu)形態(tài)已經(jīng)被破壞，表面變得松散粗糙，呈薄

6、片狀和絮狀；吸附Pb2+之后，粉末表面重新由松散狀態(tài)變成聚集狀態(tài)，具有眾多顆粒物和粉狀物，且顆粒間銜接緊湊。能譜分析(XPS)和X-熒光光譜半定量分析發(fā)現(xiàn)，吸附過(guò)程中Pb2+被吸附到泡桐樹(shù)葉粉末吸附劑表面，與吸附劑中的Ca2+、Mg2+、Si2+、Al2+和Fe2+等離子發(fā)生了陽(yáng)離子交換。
　　用Ca(OH)2替代NaOH制備改性泡桐樹(shù)葉粉末吸附劑，不僅節(jié)能、環(huán)保、低成本，而且達(dá)到幾乎同樣的去除效果。因此，Ca(OH)2改性泡桐樹(shù)