改性花生壳吸附剂的制备及对Pb2 的吸附性能研究论文.docx
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改性花生壳吸附剂的制备及对Pb2的吸附性能研究论文
2013年度本科生毕业论文
改性花生壳吸附剂的制备及对Pb2+的吸附性能研究
院-系:
理学院-化学系
专业:
化学
年级:
20XX级
学生姓名:
学号:
导师及职称:
201X年X月
2013AnnualGraduationThesis(Project)oftheCollegeUndergraduate
PreparationofModifiedPeanutShellsAdsorbentandStudyontheAdsorptionPropertiesofPb2+
Department:
CollegeofScience
Major:
Chemistry
Grade:
20XX
Student’sName:
XXXXX
StudentNo.:
Tutor:
FinishedbyXX,201X
毕业论文(设计)原创性声明
本人所呈交的毕业论文(设计)是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文(设计)不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
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日期:
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保密的论文(设计)在解密后适用本规定。
作者签名:
指导教师签名:
日期:
日期:
蒲东毕业论文答辩委员会(答辩小组)成员名单
姓名
职称
单位
备注
XXX
讲师
红河学院X学院
主席(组长)
XXX
教授
红河学院X学院
XXX
XXX
讲师
红河学院X学院
XXX
XXX
讲师
红河学院X学院
XXX
摘要
纤维素对于重金属离子具有一定的吸附能力,花生壳中含有大量的纤维素,实验以此为根据,用NaOH对花生壳作预处理,CS2对其作改性处理,研究改性花生壳对Pb2+的吸附性能。
本实验主要通过控制改变重金属离子初始浓度,吸附温度,吸附时间,吸附剂的用量,pH等方面的影响因素,对比分析得出改性花生壳达到最佳吸附性能的条件和最佳吸附性能。
实验发现,在pH=7,60℃的条件下,加入0.8000g的改性花生壳吸附剂对50mL初始浓度为50mg/L的Pb2+溶液吸附90min时,效果最佳,达到最佳吸附条件时的平衡吸附率为97.13%,吸附容量为3.02mg/g。
关键词:
花生壳;改性;吸附;Pb2+
ABSTRACT
Cellulosehascertainadsorptioncapacitiesforheavymetalions,peanutshellcontainsalotofcellulose,theexperimentonthebasisofthis,thepretreatmentofpeanutshellbymeansofNaOH,CS2onthemodification,modificationofpeanutshelladsorptionpropertiesforPb2+.
Thisexperimentmainlycontrolledbyvaryingtheinitialconcentrationofheavymetalions,adsorptiontemperature,adsorptiontime,adsorbentdosage,theinfluencefactorsofthepH,themodifiedpeanutshelltoachievethebestadsorptionconditionandtheoptimaladsorptionperformancecomparisonandanalysis.
Experimentsshowthat,inthepH=7,60℃,thebesteffectofadding0.8000gmodifiedpeanutshelladsorbentfor50mLinitialconcentrationofPb2+solutionbyadsorptionon90min50mg/L,theequilibriumadsorptionefficiency,achievethebestadsorptionconditionwas97.13%,theadsorptioncapacityof3.02mg/g.
Keywords:
PeanutShell;Modified;Adsorption;Pb2+
目录
1前言1
1.1重金属的污染及铅的危害1
1.2重金属污染的常用治理方法1
1.3改性纤维素离子吸附剂的研究现状2
1.4纤维素吸附剂的制备方法3
1.5本实验的研究意义5
2实验部分7
2.1实验材料7
2.1.1试剂7
2.1.2主要仪器7
2.2改性花生壳离子吸附剂的制备8
2.2.1实验原理8
2.2.2实验路线8
2.2.3实验步骤9
2.2.4改性花生壳离子吸附剂对Pb2+的吸附实验10
3结果分析12
3.1改性花生壳离子吸附剂的制备条件的优化12
3.1.1浸泡时间12
3.1.2NaOH浓度12
3.1.3小结12
3.2改性花生壳离子吸附剂对Pb2+的吸附实验12
3.2.1重金属离子初始浓度对结果的影响12
3.2.2吸附温度对结果的影响13
3.2.3吸附时间对结果的影响14
3.2.4吸附剂用量对实验结果的影响15
3.2.5PH对实验结果的影响16
3.2.6小结16
4结论与展望18
参考文献19
致谢21
1前言
1.1重金属的污染及铅的危害
在众多重金属中,有不少是人体不可缺少的微量元素,但与此同时,在社会经济发展的今天,“三废”的任意排放也给人类带来了健康的危机。
目前,重金属离子污染的主要来源是来自于造纸、印刷、化工生产、农药等方面。
仅在2009年这一年的时间,中国环保部门就统计接报了12起的重金属污染事件,总计导致了4035人铅含量的超标,以及182人镉含量的超标。
在现如今,重金属的污染已经成为了世界级的问题,对其的治理和防护也随之成为一个热点问题。
而铅是人体所需微量元素中惟一的不需要,它是一种不能被微生物降解的稳定重金属污染物,而且在环境中可以长期积累。
据了解,接触到铅的人群,长期在体内积累的铅元素能够抑制血细胞的形成,从而致使人体智力的下降,工作成绩、学习情绪低落。
微量的铅元素还能通过流动的血液随之进入人的脑组织,进而破坏人的小脑和大脑皮层,扰乱细胞的代谢活动,让氧气及营养物质供应不足,从而引发人体大脑的小毛细血管的内皮层上细胞的肿胀,最终恶化为弥漫性的脑损伤。
铅元素的中毒对于儿童的危害更加的厉害,儿童的体质对与铅元素的吸收较之成年人相比要高出好几倍的含量。
当儿童血液中铅含量达到60ug/mL时,就会引发智力的障碍。
1.2重金属污染的常用治理方法
处理重金属离子污染常见的方法有:
液膜法、膜分离技术、离子交换法、化学沉淀法、电解法、吸附法[1]。
其中液膜法、膜分离技术、离子交换法等方法是保留了重金属原有形态的同时,提升重金属离子在废液中的浓度来达到回收重金属离子的目的。
反观化学沉淀法、电解法、吸附法等方法是通过使重金属由离子形态转变成不溶物的形态来达到除去的目的。
液膜法与离子交换法是主要用在低浓度的重金属离子废水的处理上,化学沉淀法与电解法则主要是用在浓度较高的重金属离子废水的处理上,而吸附法则不同,它可以广泛的应用在处理各类的重金属离子废水上。
吸附法的原理是通过吸附剂材料较高的表面积和他特殊的内部构造对重金属离子废水进行物理及化学吸附。
吸附剂可分为非生物类吸附剂及生物类吸附剂。
生物类吸附剂包括生物体制剂、活性污泥等等。
生物类的吸附方法相比较于生物的絮凝方法更复杂,它是经过络合、螯合、离子交换以及物理吸附等等一系列的生物作用与化学作用来使重金属离子能够被微生物所吸附。
研究发现,不管是死体生物或者是活体生物都对重金属离子有一定的吸附能力,并且这种生物类的吸附剂吸附能力强、易于分离回收、来源广、价格低,与此同时这种生物类的吸附剂也可以使得死体微生物能够被再次的利用,从而达到资源持续化利用的效果。
非生物类的吸附剂主要包含有天然纤维素、活性污泥、矿物质材料、活性炭、蟹壳等等。
其中,活性炭是一种非极性的多孔的吸附材料,因为它有着非常宽大的表面积,和相对比较多的表面化合物,以及优异的机械性能,便使得它成为了处理废水污染的时候,比较常用的吸附剂之一。
矿物质类的吸附剂材料主要是有磷灰石、雷托硅藻土、沸石、蒙脱石、蛭石等一系列的矿物质材料,这类吸附剂是经过表面络合、物理吸附与化学吸附等作用来达到将重金属离子去除的效果。
而纤维素类的吸附方法现在是一种处理重金属离子的新兴的方法,这几年来在治理环境这方面得到广泛的应用和推广,具有广阔的发展前景。
天然纤维素对重金属离子具有一定的吸附能力,与天然纤维素相比经改性处理的纤维素吸附剂对重金属离子具有更好的处理能力,而且吸附性能比较稳定。
1.3改性纤维素离子吸附剂的研究现状
废水中含有许多各种各样的有害物质,它们通过水体的富集作用,积累到生物链中,最后进入人体中,使得人类的生产和生活受到毒害的严重影响。
而在这之中,对环境的污染破坏最为严重和对人类的健康危害最严重的有害物质之一是包含有重金属离子的污染物。
因此,能够找到一种价格较为便宜的净化污水的材料,以此来减少处理污水的的带价,增加净化重金属污染效率这一关键问题也已经成为保护环境的一个亟待解决的问题。
在过去的几年时间里,许许多多的研究者都在致力于研究低成本的能够吸附重金属离子的材料,其中特别是以易制得的、绿色环保及价格低廉的生物类吸附剂材料的受到学着的广泛关注。
尤其是对天然纤维素纤维进行改性处理,提高纤维素吸附性能的方法,与常见的处理重金属离子污染的方法相比较,前者具有操作简便、成本比较低、吸附容量大、不产生后续的污染、吸附速度快等优点。
所以,对天然高分子纤维素材料的研究就成为了治理重金属污染的热点问题。
1.4纤维素吸附剂的制备方法
氧化反应:
纤维素的氧化反应是通过将新的官能团烯醇基或醛基酮基羧基等引入纤维素大分子中,生成不同性质的水溶性或不溶性氧化物,称之为氧化纤维素[2]。
醚化反应:
纤维素的醚化反应是指通过纤维素的羟基同烷基化试剂(即醚化剂)反应生成纤维素醚类的过程,纤维素大分子中每个葡萄糖环上都含C6上的伯羟基与C2C3上的两个仲羟基,烃基取代羟基中的氢后即可生成纤维素醚类衍生物,经醚化后的纤维素其溶解性能发生了显著变化,可溶解于水稀酸稀碱或有机溶剂,纤维素醚类品种繁多,性能优良,可广泛用于建筑石油食品纺织医药造纸环保等行业,如花椒残渣通过醚化反应,可以较好去处理生活废水[3]。
酯化反应:
纤维素的酯化
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