季铵化改性木屑吸附材料制备及去除水中Cr(Ⅵ)的性能研究
Cr(VI)离子作为水体常见的污染物，能引起各种环境问题。传统的含铬废水处理技术往往处理效率低而且成本高，而吸附法则克服了这些不足，具有高效率、低成本等优点，吸附剂的筛选是该法的关键，而富含纤维素的农林废弃物就是很好的选择。 本文以木屑为基体，以N-N-二甲基甲酰胺为溶剂、环氧氯丙烷为醚化剂、二乙烯三胺为交联剂、三乙胺为接枝剂制备季铵化改性木屑，以废水中Cr(VI)的去除率及产品得率为评价指标，通过单因素实验重点考察了二乙烯三胺用量、三乙胺用量、接枝反应时间及温度对改性效果的影响，确定了季铵化改性木屑的最佳制备条件，并采用FT-IR、SEM、BET等手段对改性前后木屑进行了分析。实验结果表明，改性木屑的最佳制备条件为：木屑为3 g，N-N-二甲基甲酰胺20mL，环氧氯丙烷15mL，二乙烯三胺5mL，三乙胺10mL，接枝温度80℃，接枝反应时间180min。由FT-IR分析结果知木屑经改性后氨基成功引入木屑表面；由BET分析结果知，改性后木屑比表面积由原来的0.1224m2/g变为0.7507m2/g。 分别通过静态实验和动态吸附柱实验研究了改性木屑对Cr(VI)的吸附性能。在静态实验中，系统地考察了pH、投加量、初始浓度、时间、温度、共存离子等因素对Cr(VI)离子吸附性能的影响，并进行了吸附再生实验。在动态吸附柱实验中，考察了流速对Cr(VI)离子吸附性能的影响。静态实验结果表明木屑经改性后对Cr(VI)的吸附容量由原来的6.25 mg/g显著提高到212.5 mg/g，并随着温度的升高吸附量增加，最佳pH范围为3~6，吸附反应60min后达到平衡，最佳投加量为2 g/L，不同共存阴离子对Cr(VI)吸附干扰的影响大小为：CO32->SO42-NO3->Cl-。再生后材料仍保持较好的处理效果，可以推测吸附过程以离子交换为主，并可能存在着其他化学反应。动态吸附柱实验结果表明随流速增加，达到穿透点的时间缩短，处理水的体积减少。 对改性木屑吸附Cr(VI)的机理进行了探讨，采用拟一级、拟二级动力学和颗粒内扩散方程对实验数据进行了拟合，发现吸附过程符合拟二级动力学模型，吸附反应活化能为38.46kJ/mol，为化学吸附。采用Langmuir、Freundlich等温吸附模型对吸附等温线进行拟合，发现吸附过程能够较好地符合Langmuir等温吸附模型，通过计算得到的热力学参数△G0<0，△H0>0，推断吸附过程是自发进行的吸热过程。
废水处理;季铵化改性木屑吸附材料;铬离子;吸附效果
哈尔滨工业大学
硕士
环境科学与工程
王鹏
2014
中文
X703.5
66
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）