板栗殼吸附劑的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、高速發(fā)展的工業(yè)進程使得環(huán)境污染尤其是重金屬污染成為全球化問題。由于重金屬污染物的種類和數(shù)量各不相同，治理難度通常較大。吸附法在重金屬處理技術(shù)中一直占有舉足輕重的地位，是常用的用于重金屬離子預(yù)處理和深度處理方法之一。傳統(tǒng)方法制備出來的吸附劑雖然效果好但對預(yù)處理要求高且原料價格居高不下，因此如何開發(fā)出廉價高效的吸附劑是當(dāng)前環(huán)境工作者研究方向的一個熱點。我國是一個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，農(nóng)、林產(chǎn)品種類繁多，由此產(chǎn)生的生物質(zhì)廢棄物亦數(shù)量巨大，板栗殼便是其

2、中代表之一。由于來源廣，價格低廉。以板栗殼為原材料制備出相應(yīng)的水處理吸附劑可一定程度上降低產(chǎn)品成本，因此具有一定的應(yīng)用前景。本研究以板栗殼為原料制備一種高效的水處理吸附劑，通過化學(xué)法進行改性旨在增強其吸附性能，通過考察其制備和吸附重金屬離子過程中的影響因素，確定最終制備及最佳的吸附條件。
　　實驗以水楊酸為改性劑，通過單因素實驗考察及正交優(yōu)化，確定以初始濃度為10 mg/L含Cr(VI)、Cu(II)、Ni(II)溶液為處理對象的

3、板栗殼吸附劑的最佳制備條件。其中，處理Cr(VI)溶液的最佳制備條件為：水楊酸濃度0.06 mol/L，反應(yīng)30 min，固液比1:10；處理Cu(II)溶液的最佳制備條件為：水楊酸濃度0.14 mol/L，反應(yīng)時間30 min，固液比1:15；處理Ni(II)溶液的最佳制備條件為：水楊酸濃度0.14 mol/L，反應(yīng)時間30 min，固液比為1:30。經(jīng)此條件下改性的板栗殼處理后，初始濃度為10 mg/L的Cr(VI)、Ni(II)廢

4、水均可達到第一類污染物最高允許排放標(biāo)準(zhǔn)，Cu(II)廢水可達到第二類污染物允許排放的三級標(biāo)準(zhǔn)。采用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、掃描電子顯微鏡（SEM）、X-射線能譜分析（EDS）、熱重分析（TGA）和Zeta電位分析等方法對改性后板栗殼進行了表征。結(jié)果表明：經(jīng)水楊酸改性后的板栗殼，表面沒有引入新官能團，但其結(jié)構(gòu)上酚羥基的數(shù)量有所增加；改性后板栗殼表面出現(xiàn)了許多孔穴狀結(jié)構(gòu)，比表面積有所增大；板栗殼表面C、O、Ca三種元素含量由于水楊

5、酸與板栗殼表面醇羥基發(fā)生了反應(yīng)連接到了板栗殼表面而發(fā)生變化；水楊酸對板栗殼的改性導(dǎo)致了板栗殼熱穩(wěn)定性的降低且表面電位明顯升高。
　　考察改性板栗殼對Cr(VI)、Cu(II)、Ni(II)三種離子的單一吸附過程。結(jié)果表明：在投加量為8 g/L，初始pH為4，反應(yīng)溫度25℃，反應(yīng)時間為120 min時，對Cr(VI)的去除率達到99.9％；在投加量為10 g/L，初始pH為5，反應(yīng)溫度25℃，反應(yīng)時間為120 min時，對Cu(II

6、)的去除率達到88.0%；在投加量為10 g/L，初始pH為5，反應(yīng)溫度25℃，反應(yīng)時間為120 min時，對Ni(II)的去除率達到92.3%。用擬二級動力學(xué)方程可以很好地對Cr(VI)、Cu(II)、Ni(II)在改性板栗殼上的單一吸附過程進行擬合，結(jié)果表明：對Cr(VI)、Cu(II)、Ni(II)單一吸附過程擬合的擬二級動力學(xué)線性方程分別為t/qt=0.0414t+0.5245、t/qt=0.053t+0.3411、t/qt=0

7、.0515t+0.2422，對應(yīng)的線性相關(guān)系數(shù)分別為0.9981、0.9943、0.9976。
　　考察了改性板栗殼對Cr(VI)、Cu(II)、Ni(II)三種重金屬離子混合溶液的吸附過程。與單一離子吸附相比，混合溶液中，三種離子的去除率均有所降低，其中Cr(VI)降低最少，Cu(II)降低幅度最大，三種離子在混合吸附中屬于競爭關(guān)系。競爭吸附的順序是：Cr(VI)＞Ni(II)＞Cu(II)。方程分別為：t/qt=0.0595t

8、+0.2845、t/qt=0.0831t+0.4741、t/qt=0.0985t+0.5414。擬合的線性相關(guān)系數(shù)分別為。對應(yīng)的方程的相關(guān)系數(shù)為：0.9991、0.9963和0.9967。以內(nèi)擴散模型對改性板栗殼對三種重金屬的吸附過程進行分析表明，改性板栗殼對三種重金屬的吸附并非一種擴散模型造成。
　　根據(jù)熱力學(xué)分析結(jié)果，無論單獨吸附還是混合吸附，板栗殼對Cr(VI)的吸附過程均為吸熱反應(yīng)，對Cu(II)、Ni(II)的吸附過程均