论文部分内容阅读
利用废弃生物质吸附并去除废水中的污染物,是一种经济有效、环境友好的水处理技术,近二十年来备受关注。本文主要探索废弃茶渣吸附模拟废水中镉(Cd)的影响因素,考察pH、吸附时间、吸附质浓度、吸附剂粒径、温度等对茶渣吸附水中Cd的影响,并讨论茶渣表面官能团在吸附Cd中的作用,探索吸附规律及吸附机理。阐述多种化学改性过程对茶渣吸附水中重金属Cd的影响,确定一种较优的改性方法。考察在较优改性方法下改性后茶渣吸附水中Cd的影响因素和表面官能团对吸附性能的影响,从而探索吸附机理。主要研究结果如下：1)原茶渣吸附水中重金属Cd动力学过程能很好的拟合拟一级动力学和拟二级动力学方程。原茶渣对水中Cd吸附的最佳pH为7。相同初始浓度下原茶渣对水中Cd的吸附量随茶渣粒径、茶渣量的增大而减小,吸附率随茶渣量的增加而增加。Na+、K+对茶渣吸附水中Cd的影响较小,而二价离子Ca2+、Mg2+、Pb2+对茶渣吸附水中Cd的影响较大。Langmuir和Freundlich吸附等温式能很好的拟合茶渣吸附水中Cd的吸附等温线。茶渣吸附水中重金属Cd是自发的、吸热和系统无序性增加的过程,吸附过程中焓变较大,说明化学吸附占吸附的主导地位。Thomas动态吸附模型可以很好的模拟原茶渣对水中Cd的动态吸附,g。接近真实值。2)NaCl改性能提高茶渣吸附水中Cd的初始吸附速率,但不能提高吸附量,乙醇和乙酸乙酯改性对茶渣吸附Cd的初始吸附速率和吸附量都无显著变化。HN03和柠檬酸改性对茶渣吸附Cd的初始吸附速率无显著变化,但吸附量显著降低。NaOH、KOH、Ca(OH)2改性能显著性提高茶渣对水中Cd的吸附量；茶渣对水中Cd的最大吸附量随改性KOH的浓度的提高而增大,认为0.1mol/L KOH改性是一种较优的改性方法。3)茶渣经KOH改性后,提高了最适pH范围和抗其他金属离子干扰的能力。KOH改性茶渣吸附水中重金属Cd是自发的、吸热和系统无序性增加的过程。Langmuir和Freundlich吸附等温式能很好的拟合KOH改性茶渣吸附水中Cd的吸附等温线。Thomas动态吸附模型能很好的拟合KOH改性茶渣对水中Cd的动态吸附,且KOH改性茶渣对水中Cd的动态吸附量3倍于原茶渣。KOH改性茶渣对水中Cd的吸附过程,不是简单的离子交换过程,而表而基团对Cd的络合能力在EDTA和柠檬酸之问。KOH改性茶渣对Cd、 Cu、 Pb和Zn等4种重金属的摩尔吸附量基本相当,表明茶渣不仅可以用于对Cd的吸附,还可以用于对其他重金属的吸附。4)通过对比原茶渣和KOH改性茶渣吸附Cd前后的红外光谱推测,表面酚羟基和羧基对重金属Cd的络合作用是原茶渣和KOH改性茶渣吸附Cd的主要机理。表面羧基量的增加是造成KOH改性茶渣吸附量高于原茶渣的主要原因。通过对KOH改性茶渣表面总负电荷数、饱和吸附后表面总酸性基团和Cd的吸附量三者的数量关系分析,认为KOH改性茶渣对Cd的吸附作用表现为以羧基和酚羟基为主的表面络合作用。