板栗殼纖維素的改性及其對Cr(Ⅲ)的吸附研究.pdf

1、本研究以農業(yè)廢棄物板栗殼作為原料,通過采用檸檬酸酯化和丙烯酸接枝化化學改性方法制備獲得CACS和AACS兩種重金屬吸附劑。基于本研究中AACS具有更好的吸附性能,為提高吸附劑分離效率和水力性能,采用酸堿法對板栗殼纖維素進行提取、并用DMAc/LiCl溶液進行溶解,通過與Fe3O4共混、固化制成磁性材料后進行接枝化改性,得到接枝化磁性板栗殼纖維素珠體(AACMB)。通過對溶液初始pH值、吸附劑投加量、吸附時間、吸附溫度等影響因素進行討論,

2、對吸附動力學過程和吸附等溫線進行擬合分析,結合紅外光譜、掃描電鏡-能譜等表征手段進一步研究其吸附機理。獲得以下結論:
　　1.通過紅外光譜和掃描電鏡對CACS、AACS和AACMB和未改性原料進行表征分析,發(fā)現(xiàn)改性后材料表面光滑,結構內羧基官能團增加,表明成功制備改性吸附材料CACS、AACS和AACMB。
　　2.吸附性能主要受到溶液初始pH值和吸附溫度的影響。在溶液初始pH值大于4.0條件下,三種材料均表現(xiàn)出良好的吸附性

3、能。其中,AACS和AACMB的吸附能力好于 CACS,但AACS和AACMB在pH值較低時吸附性能受到嚴重的抑制。在25℃、AACMB投加量為1.6g·L-1、初始濃度為50mg·L-1以及pH為4.0條件下,溶液中97.89％的Cr(III)被去除,優(yōu)于其它兩種吸附材料。
　　3.研究了溶液中Fe(III)和Cr(III)共存對AACMB吸附Cr(III)的影響,結果表明隨著溶液中Fe(III)的增加,AACMB對Cr(III

4、)吸附量下降。當溶液中Fe(III)和Cr(III)初始濃度均為50mg·L-1時,AACMB對Cr(III)的吸附性能受到嚴重的抑制,這可能是因為Fe(III)離子半徑較大,易于與羧酸根發(fā)生反應而優(yōu)先吸附。
　　4.對 CACS、AACS和AACMB吸附Cr(III)的動力學數(shù)據(jù)進行擬合,結果表明其動力學數(shù)據(jù)符合準二級動力學模型,并推斷三種吸附劑吸附速率主要受化學吸附控制,而顆粒內擴散模型擬合結果表明膜擴散和顆粒內擴散速率對吸附

5、速率均有影響。三種材料的等溫吸附數(shù)據(jù)符合Langmuir等溫模型,在318K時,理論最大吸附量分別為36.63、37.82和36.75mg·g-1,優(yōu)于大多數(shù)低成本吸附劑,結合Dubinin-Radushkevich模型的擬合結果,推斷三種吸附材料對Cr(III)的吸附包含了物理吸附和化學吸附作用。吸附熱力學結果顯示三種吸附劑的吸附過程均屬于吸熱反應,同時其吸附過程是自發(fā)的。結合三種吸附材料吸附前后的紅外光譜和能譜進行分析,結果表明三種