废啤酒酵母制备吸附剂及其对溶液中重金属的吸附研究

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重金属废水的不达标排放,已经对环境、动植物和人体造成了严重的影响,人们已经清楚的意识到重金属的危害。随着科学技术的不断发展,开发了很多去除重金属的方法,可以归纳为化学法、物理化学法和生物吸附法。生物吸附剂因为来源广、价格便宜,污染物容易回收,还可以达到以废治废的目的,已受到越来越多的关注。  废啤酒酵母是啤酒生产过程中的废弃物,本文以废啤酒酵母为原料,分别用草酸、柠檬酸和巯基乙酸改性废啤酒酵母,制作生物吸附剂,并且还利用废啤酒酵母为原料制备活性炭,考察了废啤酒酵母、草酸改性酵母、柠檬酸改性酵母、巯基乙酸改性酵母、自制活性炭吸附Cd(II)、Pb(II)、Co(II)、Mn(II)四种常见金属离子的吸附行为,讨论了溶液的pH值、吸附时间、金属离子初始浓度对吸附效果的影响,结论如下:  1五种吸附剂对重金属的吸附都受pH值的影响,在pH值较低时,吸附量较小,pH值升高,吸附量变大。五种吸附剂对同一种重金属吸附的pH取值范围变化不大,都接近pH值的上限。  2吸附重金属达到平衡所需要的时间都不长,废啤酒酵母吸附Cd(II)、Pb(II)、Co(II)、Mn(II)达到吸附平衡所需要的时间分别是60min、50min、60min、50min,草酸改性酵母吸附Cd(II)、Pb(II)、Co(II)、Mn(II)达到吸附平衡所需要的时间分别是50min、40min、50min、40min,柠檬酸改性酵母吸附Cd(II)、Pb(II)、Co(II)、Mn(II)达到吸附平衡所需要的时间分别是40min、40min、50min、40min,巯基乙酸改性酵母吸附Cd(II)、Pb(II)、Co(II)、Mn(II)达到吸附平衡所需要的时间分别是40min、40min、60min、40min自制活性炭吸附Cd(II)、Pb(II)、Co(II)、Mn(II)达到吸附平衡所需要的时间分别是50min、40min、50min、50min;得到的实验数据用一级动力学和二级动力学拟合,拟合度均较高。  3随着金属离子初始浓度增大,吸附量也逐渐变大,达到一定数值趋于稳定。废啤酒酵母吸附Cd(II)、Pb(II)、Co(II)、Mn(II)的最大吸附量分别是:10.53mg/g、8.85mg/g、5.54mg/g、8.31mg/g;草酸改性酵母吸附Cd(II)、Pb(II)、Co(II)、Mn(II)的最大吸附量分别是:43.52mg/g、21.24mg/g、16.24 mg/g、15.98mg/g;柠檬酸改性酵母吸附Cd(II)、Pb(II)、Co(II)、Mn(II)的最大吸附量分别是:46.69mg/g、25.56mg/g、27.80mg/g、16.42mg/g;巯基乙酸改性酵母吸附Cd(II)、Pb(II)、Co(II)、Mn(II)的最大吸附量分别是:29.50mg/g、55.86mg/g、13.66mg/g、14.24mg/g;自制活性炭吸附Cd(II)、Pb(II)、Co(II)、Mn(II)的最大吸附量分别是:64.18mg/g、98.93mg/g、32.64mg/g、36.83mg/g。用Langmuir等温吸附模型拟合所得实验数据拟合度高于Freundlich等温吸附模型,吸附更倾向于单分子层吸附。  利用比表面积孔径测定仪-BET、红外光谱-FTIR、激光粒度仪-Zeta电位对几种吸附剂比表面积及孔径、表面官能团类型和电荷特性等进行表征,结果表明:  (1)废啤酒酵母、草酸改性酵母的比表面积很小没有计算出来,柠檬酸改性酵母、巯基乙酸改性酵母、自制活性炭比表面积依次增大,分别为:0.6562m2/g、3.658 m2/g、107.5 m2/g;  (2)红外光谱图显示在废啤酒酵母表面含有-COOH、-NH2、-HPO4等官能团,废啤酒酵母经过草酸、柠檬酸、巯基乙酸改性和制成活性炭后,吸附剂表面的官能团基本不变,但峰强变大,巯基乙酸改性酵母有C-S振动吸收峰存在;  (3)五种吸附剂表面带电量与溶液的pH值有关,在pH值较小时,溶液Zeta电位的绝对值越小,pH值升高,Zeta电位的绝对值变大。
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