螯合吸附凝膠的制備及處理重金屬污染廢水的機(jī)理與應(yīng)用.pdf

1、在重金屬污染中,水體污染是最嚴(yán)重、最難控制,也是對環(huán)境和人體危害最大的一種。近年來,工業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展導(dǎo)致各類水體中重金屬污染日趨加劇,更進(jìn)一步給周邊的土壤、地下水和空氣帶來了嚴(yán)重的污染。其中鎘、汞、鉛離子為主要污染物,具有來源廣、殘毒時間長、易蓄積、難生物降解等特征。然而,目前國內(nèi)外去除這些重金屬離子的方法各有優(yōu)劣,且多數(shù)在經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)難以推廣。因此,開發(fā)一種高效、安全、廉價、低能耗的材料和方法,用來處理和凈化含有這三種重金屬離子的

2、污水意義重大。本文針對Cd2+、Hg2+、Pb2+三種重金屬離子,研究了解決三種重金屬離子水污染的新材料和方法。
　　通過實驗研究,以下是本文在三種重金屬廢水處理方面進(jìn)行的主要研究內(nèi)容和取得的研究成果:
　　(1)依據(jù)Mannich反應(yīng),以聚丙烯酰胺凝膠(PAM-Gel)為骨架,制備了以三乙烯四胺(TETA)和L-半胱氨酸(L-cys)為接枝基團(tuán)的兩類新型螯合凝膠材料。
　　(2)通過對接枝螯合凝膠合成過程中各影響因素

3、的單因素實驗,找到了三乙烯四胺(L-半胱氨酸)螯合凝膠的最佳合成工藝參數(shù)和路線,并獲得接枝率分別為90％(30%)以上的三乙烯四胺(L-半胱氨酸)螯合凝膠。并通過紅外光譜進(jìn)行比較分析,結(jié)果表明凝膠骨架成功接枝了螯合基團(tuán)。
　　(3)實驗獲得了螯合凝膠去除重金屬離子的最佳性能參數(shù)。在最佳條件下,TETA凝膠除Cd2+、Hg2+、Pb2+效率分別為96%、85%、86%;L-半胱氨酸凝膠除Hg2+、Pb2+效率分別為99%、52.6%

4、。常見的無機(jī)離子對于接枝螯合凝膠螯合吸附重金屬離子除部分離子外無干擾。通過進(jìn)行二次去除實驗,進(jìn)一步提高了去除效果,且經(jīng)處理的重金屬離子工業(yè)廢水達(dá)到了國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)。通過紅外光譜的鑒定,證實了接枝螯合凝膠去除重金屬離子為螯合過程。
　　(4)對接枝螯合凝膠去除三種重金屬離子過程分別從吸附熱力學(xué)、吸附動力學(xué)進(jìn)行了機(jī)理分析。通過數(shù)據(jù)分析,獲得了該吸附過程的等溫吸附模型、飽和吸附量、吸附動力學(xué)模型,計算出了反應(yīng)過程中的阿累尼烏斯活化能E

5、a,并判斷該過程為化學(xué)吸附、屬于二級動力學(xué)模型,說明接枝螯合凝膠吸附重金屬離子這一反應(yīng)過程可在常溫下進(jìn)行。并用螯合吸附反應(yīng)方程、螯合穩(wěn)定常數(shù)進(jìn)行熱力學(xué)分析,數(shù)據(jù)表明實驗結(jié)果符合反應(yīng)過程。
　　(5)最后,利用實驗所獲參數(shù),對接枝螯合凝膠去除工業(yè)廢水中重金屬離子過程的工藝參數(shù)和條件進(jìn)行了初步計算,并對工藝流程的設(shè)備選擇進(jìn)行了探討,最終證實了此工藝在重金屬離子廢水水處理方面的可行性,也為重金屬離子水污染處理提供了新的技術(shù)發(fā)展途徑和方向