茶籽殼改性吸附劑制備及其吸附性能研究.pdf

1、為了充分利用茶樹資源，促進茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時結(jié)合近年來由于氮磷元素過量導致的海洋、湖泊等水體富營養(yǎng)化問題，在參考國內(nèi)外相關研究的基礎上，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用提供技術(shù)支撐。
　　茶籽殼經(jīng)過酸堿預處理后，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，從而得到一種弱堿性陰離子吸附劑。以所得改性產(chǎn)物對H2PO4-的去除率為指標，考察了各物料投加量

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

3、值），后基本不變。
　　采用正交實驗設計，對改性工藝參數(shù)進行優(yōu)化，得到最佳改性條件：表氯醇添加量為30mL，第一階段反應溫度100℃，反應時間為2.5h，二甲胺添加量為40mL，第二階段反應溫度65℃，反應時間為5.5h。
　　采用傅里葉紅外變換光譜，掃描電鏡及全自動比表面積和孔隙分析儀對所得吸附劑的化學成分、表面形態(tài)和孔隙結(jié)構(gòu)進行表征。結(jié)果表明：經(jīng)過改性，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。
　　本文采用靜態(tài)吸附法，通過二次正交旋轉(zhuǎn)組合設計，探究了溶液pH值、吸附質(zhì)初始濃度、吸附溫度和時間四個因素對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）對吸附劑吸附容量影響顯著，并呈X3>X1>X2，所得簡化后的回歸方程：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H2PO4-的飽和吸附量可達3.9817mg·g-1。
　　吸附劑對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。
　　吸附熱力學和吸附動力學研究表明該吸附劑對H2PO4-的吸附屬于物理吸附，且為自發(fā)的放熱過程。吸附速率主要由液膜擴散和顆粒內(nèi)部擴散控制。
　　與未改性茶籽