茶籽殼改性吸附劑制備及其吸附性能研究.pdf

1、為了充分利用茶樹(shù)資源，促進(jìn)茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時(shí)結(jié)合近年來(lái)由于氮磷元素過(guò)量導(dǎo)致的海洋、湖泊等水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，在參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，本文利用茶籽殼為原料，研制得到一種可高效吸附水中磷酸根離子的吸附劑，為茶籽在含磷污水處理中的應(yīng)用提供技術(shù)支撐。
　　茶籽殼經(jīng)過(guò)酸堿預(yù)處理后，以環(huán)氧氯丙烷為醚化劑，二甲胺為改性劑，在纖維素骨架上接入叔胺基團(tuán)，從而得到一種弱堿性陰離子吸附劑。以所得改性產(chǎn)物對(duì)H2PO4-的去除率為指標(biāo)，考察了各物料投加量

2、、各階段反應(yīng)溫度和時(shí)間等因素對(duì)改性效果的影響，單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：去除率隨環(huán)氧氯丙烷添加量的增加先增大（30mL時(shí)達(dá)最大值），后減??；去除率隨第一階段反應(yīng)溫度持續(xù)增大（100℃時(shí)達(dá)最大值）；去除率隨第一階段反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)先增大（3h左右時(shí)達(dá)最大值），后基本不變；去除率隨二甲胺添加量的增加先增大（40mL時(shí)達(dá)最大值），后不變；去除率隨第二階段反應(yīng)溫度升高先增大（60℃取得最大值），后減??；去除率隨第二階段反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)先增大（在5h取得最大

3、值），后基本不變。
　　采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)改性工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳改性條件：表氯醇添加量為30mL，第一階段反應(yīng)溫度100℃，反應(yīng)時(shí)間為2.5h，二甲胺添加量為40mL，第二階段反應(yīng)溫度65℃，反應(yīng)時(shí)間為5.5h。
　　采用傅里葉紅外變換光譜，掃描電鏡及全自動(dòng)比表面積和孔隙分析儀對(duì)所得吸附劑的化學(xué)成分、表面形態(tài)和孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)改性，茶籽殼中的木質(zhì)素、半纖維素和其他雜質(zhì)基本被去除，但保留了纖維素的骨架

4、，其表面形貌發(fā)生很大的變化，比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)十分發(fā)達(dá)。
　　本文采用靜態(tài)吸附法，通過(guò)二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，探究了溶液pH值、吸附質(zhì)初始濃度、吸附溫度和時(shí)間四個(gè)因素對(duì)所得吸附劑性能的影響。結(jié)果表明：溶液pH值（X1）、吸附溫度（X2）和吸附質(zhì)初始濃度（X3）對(duì)吸附劑吸附容量影響顯著，并呈X3>X1>X2，所得簡(jiǎn)化后的回歸方程：Y=2.0743+0.1593X1-0.1134X2+0.6222X3-0.0592X32。模擬優(yōu)化得最佳

5、吸附條件：pH值為10，吸附質(zhì)初始濃度為50mg·L-1，吸附溫度0℃，在此條件下吸附2h，對(duì)H2PO4-的飽和吸附量可達(dá)3.9817mg·g-1。
　　吸附劑對(duì)H2PO4-的靜態(tài)等溫吸附符合Langmuir和Freundlich等溫吸附方程，吸附為多分子層吸附。
　　吸附熱力學(xué)和吸附動(dòng)力學(xué)研究表明該吸附劑對(duì)H2PO4-的吸附屬于物理吸附，且為自發(fā)的放熱過(guò)程。吸附速率主要由液膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)部擴(kuò)散控制。
　　與未改性茶籽