在控制含重金属废水污染和印染废水污染领域,吸附法是一种有效的技术,吸附性能优异的吸附剂是吸附法的关键,富含纤维质的生物质废弃物材料因其来源广泛、价格低廉成为研究的热点之一。本研究发现柚子皮表现出了优异的吸附性能。柚子皮中含有大量的聚合物如纤维素、半纤维素、果胶、木质素和蛋白质等均具有天然的交换能力和吸收特性,其活性部位的巯基、氨基、邻醌和邻酚羟基等更是具有能结合水中污染性离子的能力,这使得其有望成为一种潜在的经济节约的吸附剂。本研究在天然柚子皮进行吸附的基础上通过改性进一步优化其吸附性能。对柚子皮经过无机盐活化、酸碱处理、高温热处理、有机物活化等四种方法改性后,最终筛选出吸附性较强的铁盐活化和高温热处理后的柚皮炭分别对水中Cr(Ⅵ)和亚甲基蓝进行吸附研究。这两种柚皮炭既可以解决大量生物质固废的处理处置问题,又能够有效降低废水中重金属的排放和染料亚甲基蓝的污染,减轻水体污染,以废治废,具有很高的环保效益和经济效益。本文将柚子皮作为原材料,六合三氯化铁作为改性修饰物质制备柚皮炭1#吸附剂用来去除水中Cr(Ⅵ);高温作为改性修饰途径制备柚皮炭2#用来吸附含亚甲基蓝废水。对两种吸附均采用静态吸附实验得出最佳吸附条件以及考察吸附剂投加量、溶液pH、吸附时间、反应温度以及废液初始浓度等影响因素对吸附的影响效果;应用热力学吸附、动力学吸附以及等温吸附等吸附模型对两者的数据进行线性拟合从而分析其吸附机理;采用扫描电镜(SEM)、比表面积仪、红外光谱法(FTIR)、能谱分析(EDS)、化学分析法分析柚子皮的结构、对其进行表征,分析其化学成分组成和元素组成。考虑对重金属的回收利用,对柚皮炭1#吸附Cr(VI)的稳定性以及再生性进行了相关测验。相关研究结果如下:(1)柚子皮理化特性研究在SEM-EDS、FTIR以及BET等表征方法测验下表明柚子皮富含纤维素、果胶和木质素等大分子有机物以及含有多种氨基和羰基等的活性部位,内部结构形状不一,含有一定的孔径和比表面积。说明柚子皮能作为一种有潜力的吸附剂生物质材料。(2)柚皮炭1#对重金属Cr(Ⅵ)的吸附研究对改性材料柚皮炭1#采用扫描电镜(SEM)、比表面积仪、红外光谱法(FT-IR)、能谱分析(EDS)、zeta电位仪、化学分析法等方法对比分析其的表面形状、微观结构以及化学组成同未改性前的不同之处,结果表明通过改性后的柚皮炭较之柚子皮吸附性能大大增加,比表面积增大,相关基团在改性前后发生了变化,铁元素与氯元素稳定的均匀分布在柚子皮表面,极大的促进了吸附效果,具体表现在:在相同条件下柚皮炭1#在投加量比柚子皮减少了 25倍的状态下吸附量反而增加了 17倍多;通过静态吸附试验得出其最佳吸附条件为吸附剂投加量0.6g/L,吸附pH呈酸性,吸附反应时间10min,吸附温度为283K,废水溶液浓度5mg/L,在此条件下其单位吸附量最大值为能达到9.56mg/g。在吸附模型拟合的结果下显示Langmuir等温吸附模型可以很好地描述吸附过程,基于Langmuir等温线的改性柚皮粉1#的最大吸附容量在313K时为21.55mg/g,说明了柚皮炭1#对Cr(Ⅵ)的吸附是以单层吸附为主的吸附;其吸附行为与准二阶动力学方程的拟合度最高,吸附过程是由其它吸附阶段限速步骤的共同控制,用Elovich动力学模型分析出柚皮炭1#表面的能量不均匀。从热力学角度上看此反应是自发过程的吸热反应,主要控制步骤为柚皮炭1#活性基与Cr(Ⅵ)的络合反应。其稳定性能较高,但是再生性能有待进一步提高。(3)柚皮炭2#对亚甲基蓝的吸附研究在823K温度下炭化两小时的柚皮炭2#对含亚甲基蓝的印染废水有着较好的吸附效果,在温度298K、pH为8的条件下,最大吸附容量为6.68mg/g。吸附过程可以用Langmuir等温模型、Freundlich等温模型以及Temkin等温模型来进行很好地描述,并通过D-R模型拟合结果可知该吸附过程伴随有物理吸附和离子交换的推动作用;由动力学分析可得吸附速率曲线与准二级动力学曲线拟合度最高,并从Elovich动力学模型中知该吸附物质表面的能量亦是不均匀的;从热力学角度分析可得柚皮炭2#对含亚甲基蓝的吸附是自发进行的吸热反应。