论文部分内容阅读
稻草秸秆作为一种农业生产废弃物应用于废水处理中,具有成本低廉,操作简便,效果好和化废为宝等优点。改性可使得稻草秸秆对水溶液中的重金属离子吸附性能大大提升。本论文对天然稻草的改性及其特性进行了探究,通过实验室条件下模拟吸附重金属Cu2+、Pb2+、Cr3+废水实验,探究改性对稻草秸秆表观特征和分子结构的具体作用及其改性秸秆对重金属的吸附效能。本文的主要实验过程和研究成果:(1)稻草秸秆改性方法。通过多次改性实验的探究与对比分析,确定改性方法:稻草秸秆过100目筛网,用30%NaOH预处理4h后,再用质量分数5%的高锰酸钾和质量分数5%的浓硫酸混合溶液在80℃下搅拌1h后,洗至中性后可以得到去除重金属离子效果非常好的黑色改性稻草秸秆。(2)重金属Cu2+、Pb2+、Cr3+的吸附实验。分别进行改性前后稻草秸秆对模拟Cu2+、Pb2+、Cr3+的废水的静态吸附试验,并对结果对比探究。结果表明,重金属初始浓度、固液比、pH、温度、时间及吸附剂的投加量等因素均能一定程度的影响稻草秸秆对Cu2+、Pb2+、Cr3+的吸附效果。初始浓度为100mg/L,固液比为10g/L,pH=7、温度为25℃及吸附时间为45min时,秸秆改性前后对Cu2+、Pb2+、Cr3+去除率分别为57.7%、63.6%、72.2%和99.8%、91.1%、91.45%,改性使得稻草秸秆对重金属Cu2+、Pb2+、Cr3+的吸附能力大为增强。秸秆的吸附动力学特征均符合准二级动力学模型,吸附等温线均适用于Langmuir模型。(3)多元重金属离子混合体系中的吸附效能探究实验。在各重金属浓度分别为100mg/L的二元和三元混合溶液中,加入1g的改性稻草秸秆,反应45min后测量溶液中各重金属离子剩余浓度。结果表明,Cr3++Cu2+和Cr3++Pb2+二元体系及Cu2++Pb2++Cr3+三元体系中,Cr3+对Cu2+和Pb2+的吸附具有很强的促进作用,Cu2+、Pb2+的去除率大为提高;Cr3+的去除率降低明显,Cu2+、Pb2+对Cr3+的吸附具有明显抑制拮抗作用,改性稻草秸秆对重金属离子的总吸附量相对于单一系统中的吸附量之和均呈现出明显的下降;Cu2++Pb2+二元体系中,Cu2+与Pb2+两种离子存在协同促进作用,改性秸秆的总吸附量明显增大。(4)改性秸秆的实际应用及再生吸附的探究实验。在改性秸秆的实际应用试验中,分别配制浓度为20、30、50、100mg?L-1的Cu2+、Pb2+、Cr3+溶液100ml,投入1g的改性秸秆粉末,恒温振荡摇床中振荡45min后分别测定剩余Cu2+、Pb2+、Cr3+的浓度,实验用水为过滤后的巢湖水。再生吸附试验中,将吸附饱和后的吸附剂1g加入到0.2mol/L的HCL溶液中,解析30min后测量再生溶液中的重金属浓度,考察强酸容量对改性秸秆解析率的影响;并分析吸附-解析次数对秸秆吸附容量的影响。结果表明,改性稻草秸秆在天然水体中仍具有可观的重金属离子吸附能力,Cu2+、Pb2+、Cr3+的吸附量分别为7.14mg.g-1、5.92mg.g-1、6.43mg.g-1,去除率分别为71.4%、59.2%、64.3%;30mL的0.2 mol/L的HCL溶液对改性秸秆的解析率达到90%左右,改性秸秆对重金属离子Cu2+、Pb2+和Cr3+的吸附具有良好的吸附再生能力。