【正文】
參考文獻(xiàn)[1]Sud D,Mahajan G,Kaur M P. Agricultural waste material as potential adsorbent for sequestering heavy metal ions from aqueous solutions a review[ J ]. Bioresource Technology,2008,99(10) :60176027.[2]WanNgah W S, Hanaah M A. Removal of heavy metal ions from wastewater by chemically modified plant wastes as adsorbenta。另外,利用花生殼吸附只是污染物相轉(zhuǎn)移的過(guò)程,如何在花生殼吸附的過(guò)程中或花生殼吸附后再生過(guò)程中實(shí)現(xiàn)六價(jià)鉻的降解以及解決花生殼活性炭中活化劑氯化鋅對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題,也是具有挑戰(zhàn)性?;ㄉ鷼の絼┑脑偕俏廴疚锏拿摳竭^(guò)程,吸附后的花生殼如果不重復(fù)利用,既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。由于時(shí)間限制,本論文研究的內(nèi)容僅限于此??梢钥闯鋈コ剩夯ㄉ鷼せ钚蕴扛男曰ㄉ鷼せㄉ鷼?,表面三種花生殼都是較好的吸附劑。(2)采用甲醛/硫酸改性,改性花生殼用量為20g/L、振蕩時(shí)間為160min、吸附溫度為25℃、溶液濃度為20mg/L時(shí),%。而吸附劑的成本直接決定吸附劑的實(shí)際應(yīng)用,花生殼加工低廉、易得,所以花生殼是良好的吸收劑。吸附等溫線研究結(jié)果表明,符合Langmuir方程。 本章小結(jié)采用氯化鋅活化法,制取花生殼活性炭,花生殼活性炭的去除率相對(duì)于改性花生殼而言,去除率明顯的提高。 吸附等溫模型, mg/L 、15mg/L、20mg/L、25mg/L、30mg/L、35mg/L的六價(jià)鉻溶液,在溫度為25℃、恒溫振蕩100min,測(cè)定吸光度,計(jì)算去除率。圖58吸附溫度對(duì)花生殼活性炭吸附Cr 6+性能的影響考察吸附溫度對(duì)去除率的影響 ,由圖58可以看出,隨著振蕩溫度的升高,去除率先上升再下降,吸附溫度為25℃時(shí),%。故本實(shí)驗(yàn)選擇吸附時(shí)間為80min。圖57吸附時(shí)間對(duì)花生殼活性炭吸附Cr 6+性能的影響考察振蕩時(shí)間不同對(duì)去除率的影響 ,由圖57可以看出,花生殼活性炭對(duì)Cr6+的吸附去除率隨著吸附時(shí)間的增加而增大,在初始的80min內(nèi),吸附去除率不斷增加,直至振蕩時(shí)間為80min時(shí),%,在80min時(shí)吸附基本達(dá)到平衡。其原因可能是由于在較強(qiáng)的酸性條件下,廢水中Cr6+主要以Cr2O72存在,這些陰離子易于被花生殼活性炭吸附,當(dāng)pH增大時(shí),溶液中0H逐漸增多,花生殼活性炭的吸附位置被0H奪取,花生殼活性炭對(duì)Cr6+的吸附能力下降[26]。圖56溶液pH對(duì)花生殼活性炭吸附Cr 6+性能的影響考察溶液pH對(duì)去除率的影響 ,由圖56可見(jiàn),溶液pH對(duì)Cr6+的吸附有較大影響,隨著溶液pH的升高,Cr6+去除率明顯減小。隨著花生殼用量的升高,去除率先上升后保持平衡狀態(tài),%。圖55投加量對(duì)花生殼活性炭吸附Cr 6+性能的影響考察花生殼活性炭用量不同對(duì)去除率的影響,由下圖55可以看出,隨著花生殼用量的增加,Cr6+去除率逐漸增大。故本實(shí)驗(yàn)選擇最佳活化時(shí)間為90min。圖54 最佳活化時(shí)間考察不同活化溫度對(duì)去除率的影響,由圖54可知, 隨著花生殼活化時(shí)間的增加,去除率呈現(xiàn)上升趨勢(shì),在活化時(shí)間為90min時(shí),%,隨活化時(shí)間延長(zhǎng)到120min,%,提高幅度很小,考慮到實(shí)際應(yīng)用,決定采用活化時(shí)間為90min。圖53 最佳料液比 最佳活化時(shí)間%氯化鋅溶液,按料液比為1:3混合,充分?jǐn)嚢杌旌?,浸?4h后,將料液移至坩堝中,在馬弗爐中溫度600℃燒制活化20min、40min、60min、90min、120min,制備活性炭。氯化鋅隨炭骨架具有保護(hù)機(jī)能,在活化過(guò)程中,氯化鋅具有催化脫羥基和脫水作用,使原料中氫和氧以水蒸氣形式放出,并抑制焦油的產(chǎn)生,避免堵塞氣孔,從而形成多孔性結(jié)構(gòu);此外,氯化鋅作為一種Lewis酸,可以促進(jìn)芳烴縮合反應(yīng),使得一部分分子變穩(wěn)定而減少揮發(fā)組分和焦油的形成,從而提高了活性炭的產(chǎn)率,去除率隨之升高??疾炝弦罕鹊牟煌瑢?duì)去除率的影響。圖52 最佳活化溫度 最佳料液比%氯化鋅溶液,按料液比分別為1:、1:1:、1:1:4混合,充分?jǐn)嚢杌旌?,浸?4h后,將料液移至坩堝中,在馬弗爐中于600℃燒制活化90min,制取活性炭??疾觳煌罨瘻囟认轮苽涞幕钚蕴繉?duì)去除率的影響,由圖52可知隨著花生殼活化溫度的升高,在一定條件下制取的活性炭的吸附能力先增大,再減小的趨勢(shì),在活化溫度為600℃時(shí),%。 最佳活化溫度%氯化鋅溶液,按料液比為1:3混合,充分?jǐn)嚢杌旌?,浸?4h后,將料液移至坩堝中,在馬弗爐中于溫度分別300℃、400℃、500℃、600℃、700℃燒制活化90min,制取花生殼活性炭。圖51 最佳ZnCl2濃度考察不同氯化鋅濃度制得的花生殼活性炭對(duì)去除率的影響,由圖51可知,隨著氯化鋅質(zhì)量濃度的升高,去除率不斷上升,%時(shí),%,隨著氯化鋅質(zhì)量濃度的繼續(xù)上升,去除率反而減小。 花生殼活性炭最佳制備工藝探討 最佳ZnCl2濃度%、%、%、%、%、%氯化鋅溶液,按料液比為1:3混合,充分?jǐn)嚢杌旌希?4h后,將料液移至坩堝中,置于馬弗爐中500℃燒制活化90min,制取活性炭。兩種活化工藝各有優(yōu)勢(shì),國(guó)內(nèi)外研究人員在利用花生殼制備活性炭的過(guò)程中均對(duì)上述工藝有所研究,取得一定的進(jìn)展[10]。但也存在環(huán)境污染,氯化鋅回收困難,成本高等缺陷。目前研究比較成熟的是磷酸活化法和氯化鋅活化法。花生殼活化方法主要分為物理活化法和化學(xué)活化法。 第五章 花生殼活性炭對(duì)六價(jià)鉻離子的吸附研究活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積(5003000m2/g),吸附性能良好,對(duì)氣體、溶液中的有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì)以及膠體顆粒等有很強(qiáng)的吸附能力,具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度,耐酸、耐堿、耐熱,不溶于水和有機(jī)溶劑,使用失效后容易再生等良好性能[23]。吸附等溫線結(jié)果表明,更符合Langmuir吸附曲線。 本章小結(jié)采用甲醛/硫酸對(duì)花生殼進(jìn)行改性,改性后花生殼對(duì)Cr6+的吸附效果大大提高,說(shuō)明甲醛/硫酸改性處理可改善表面性質(zhì),引入更多的功能基團(tuán),從而增加與Cr6+作用的吸附點(diǎn)位。結(jié)果表明:(1)Langmuir模型可以很好的描述Cr6+在花生殼上的吸附行為。圖44吸附時(shí)間對(duì)Cr 6+吸附性能的影響,加入100mL質(zhì)量濃度分別為10mg/l、15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L、30 mg/L、35 mg/L的六價(jià)鉻溶液,溫度為20℃,pH=,恒溫振蕩150min,計(jì)算最大吸附量??疾煳綍r(shí)間對(duì)改性花生殼吸附Cr6+的影響,由圖44可以看出,花生殼對(duì)Cr6+去除率隨吸附時(shí)間延長(zhǎng)而呈遞增趨勢(shì),隨著時(shí)間的延長(zhǎng),去除率不斷上升,直至160min時(shí)達(dá)到平衡,%。故本實(shí)驗(yàn)選擇溫度為25℃。改性花生殼中含有大量的黃原酸酯,內(nèi)部存在大量的Na+,吸附Cr 6+就是Na+與Cr 6+的位置的交換過(guò)程,當(dāng)溫度升高時(shí),加快了Na+的游離,可提高對(duì)Cr 6+的吸附效率[4]。 吸附溫度對(duì)改性花生殼吸附Cr 6+性能的影響,加入100mL質(zhì)量濃度為20mg/L的六價(jià)鉻溶液,溫度分別為15℃、20℃、25℃、30℃、35℃,恒溫振蕩150min,測(cè)定其吸光度,計(jì)算去除率。這兩方面的原因最終導(dǎo)致了Cr 6+吸附率的減小[22]。一方面,pH值低時(shí),溶液中的Cr 6+主要以HCrOCr2O42形式存在,同時(shí)質(zhì)子H+較多,花生殼表面功能基團(tuán)氨基、羧基接受質(zhì)子H+,形成正電性的—NH3+、—OH2+吸附中心,通過(guò)靜電作用,鉻陰離子可被正電吸附中心所吸附;隨著溶液pH值的增大,雖然Cr6+仍然以HCrO4, Cr2O42形式存在,導(dǎo)致對(duì)鉻陰離子吸附量的減小,可見(jiàn),花生殼表面帶正電荷的功能基團(tuán)和鉻陰離子間的靜電作用在吸附過(guò)程中,起著重要的作用。當(dāng)pH=,%。 溶液pH對(duì)改性花生殼吸附Cr 6+性能的影響,加入100mL20mg/L的六價(jià)鉻溶液,在溫度為20℃,、恒溫振蕩150min,測(cè)定其吸光度,計(jì)算去除率。 圖41投加量對(duì)改性花生殼吸附Cr 6+性能的影響考察改性花生殼用量對(duì)去除率的影響,由圖41可以看出