麥糟陰離子吸附劑的制備及其用于低濃度含砷水的吸附研究.pdf

1、近年來，我國的各大地表水系和地下水系普遍受到了不同程度的砷污染，飲用水的安全已岌岌可危。傳統(tǒng)的除砷方法已無法滿足日益嚴格的環(huán)保要求，而利用生物吸附材料除砷是一種高效的、經(jīng)濟的、可再生性的治理方法。目前，我國的農(nóng)林廢棄料產(chǎn)量巨大，除了焚燒和作為家禽飼料外，尚無更多的處理處置方法，而將其開發(fā)為高效吸附劑用于含砷水的凈化處理，不僅可實現(xiàn)農(nóng)林廢棄物的資源化利用，還解決了含砷水的污染問題。
　　本論文選用啤酒廠的廢麥糟作為制備除砷吸附劑的原

2、料，采用了NaOH預處理-環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)-三甲胺季胺化的改性方法來制備麥糟陰離子吸附劑（簡稱SG-AA）。最佳的制備條件為：原麥糟與2 mol/L氫氧化鈉的固液比為1 g∶10 mL，浸泡2 h；而后取堿化麥糟∶環(huán)氧氯丙烷∶氫氧化鈉∶乙醇為1 g∶5 mL∶8 mL∶2 mL，置于水浴中，在65℃下攪拌4 h；再取交聯(lián)化麥糟∶30％三甲胺為1 g∶5 mL，置于水浴中，在65℃下攪拌反應(yīng)2 h；最后用去離子水反復沖洗至中性，置于烘箱中，

3、80℃烘干。
　　利用掃描電鏡、能譜、紅外、X射線衍射等儀器分析了原麥糟和麥糟陰離子吸附劑（SG-AA）的結(jié)構(gòu)特征和物理化學性質(zhì)。麥糟呈木質(zhì)纖維素的特征，且處于非晶態(tài)或無定形態(tài)，其失重特性分為吸附水的脫除和麥糟的熱分解兩個過程。SG-AA的表面形貌有所變化，出現(xiàn)了許多褶皺、溝槽和凹洞；其羥基（-OH）、烷基和羰基（C=O）等官能團活性有所增強，還引入了季胺結(jié)構(gòu)。SG-AA的pHPZC出現(xiàn)在pH為7~8的范圍內(nèi)，pH

4、G-AA表面帶正電荷，有利于對陰離子的靜電吸附。
　　靜態(tài)吸附條件下考察了麥糟陰離子吸附劑（SG-AA）吸附砷的影響因素和行為機理。與原麥糟相比，SG-AA對As(III)的去除率提高了61.11%，可將初始濃度為0.5 mg/L的As(III)降低至《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5479-2006）中的0.01 mg/L。SG-AA吸附處理含砷水的最佳實驗條件為：pH范圍為3~7，SG-AA投加量為8 g/L，反應(yīng)時間為30 mi

5、n。SG-AA吸附砷的行為更符合準一級動力學方程和Langmuir等溫模型，說明吸附反應(yīng)主要由外擴散過程控制，且SG-AA對砷的吸附屬于單分子層吸附。提高水中As(III)濃度或升高溫度，SG-AA對As(III)的飽和吸附容量隨之增加，在溫度為328 K時，飽和吸附量達到了0.302 mg/g。通過儀器分析可知，SG-AA對砷具備選擇吸附作用，其表面的羥基和氨基會與砷發(fā)生結(jié)合，因此吸附主要發(fā)生在SG-AA的表面。
　　將麥糟陰離

6、子吸附劑（SG-AA）填充到吸附柱內(nèi)制成固定吸附床，考察了SG-AA除砷的動態(tài)吸附性能。SG-AA吸附柱的穿透曲線與進水流速、原水 As(III)濃度、床層高度有關(guān)，加大進水流速、提高原水含砷濃度、降低床層高度，都會加速吸附柱床層的穿透。BDST模型能較好地描述吸附柱運行時間和床層高度之間的關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2達到0.9992；Yoon-Nelson模型預測的Ct/Co為50%所需的理論時間與實驗數(shù)據(jù)十分接近。SG-AA處理實際含砷水的穿