氢氧化钠改性及固定化黑木耳菌糠对水中Pb(Ⅱ)的吸附特征
随着电池、铸造等行业的快速崛起，铅的污染也越来越严重，由此导致了许多环境和健康问题。含铅污水的净化是近年来环境污染治理的一大难题。利用农业固体废弃物处理重金属污水的方法，被越来越广泛的应用于净化含Pb(Ⅱ)废水。本研究以黑木耳栽培后的基质废弃物为试验材料，利用氢氧化钠和海藻酸钠分别对其进行化学改性和固定化处理，借助扫描电子显微镜-X射线能谱仪(SEM-EDX)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)分析改性前后菌糠的特性;通过静态吸附试验确定改性菌糠对Pb(Ⅱ)的吸附条件及吸附机制;利用等温模型、热动力学模型和动力学模型对试验数据进行拟合分析;利用固定床试验分析菌糠对Pb(Ⅱ)的动态吸附过程，通过数学模型拟合穿透曲线揭示菌糠吸附Pb(Ⅱ)的规律。在本研究中，菌糠展现了良好的吸附性能，本研究主要结果如下: (1)氢氧化钠改性有效提高菌糠对Pb(Ⅱ)的吸附能力，吸附能力提高了125％，固定化处理有利于固定床吸附试验。SEM检测发现改性可去除菌糠表面的杂质，有助于吸附。红外光谱分析显示改性后羟基、羧基、酰胺基和氨基等发生迁移，含氧官能团和含氮官能团可与Pb(Ⅱ)形成配合物。XRD分析显示改性后菌糠表面碱性晶体增多，受溶液H+影响变小，有利于菌糠吸附Pb(Ⅱ)。 (2)静态吸附试验结果显示，改性菌糠吸附Pb(Ⅱ)在pH为5、Pb(Ⅱ)溶液浓度为50 mg/L、吸附剂投加1 g/L、吸附时间180 min、温度303 K的条件下，吸附量可达36.35 mg/g。pH对吸附的影响非常明显，低pH下，菌糠表面被质子化，不易于吸附Pb(Ⅱ)。随着Pb(Ⅱ)浓度的升高(20-100 mg/L)，吸附量逐渐升高。菌糠吸附Pb(Ⅱ)的过程主要包括前20 min内的快速吸附过程和20 min后的慢速吸附过程。温度对吸附的影响不大。 (3) Langmuir和Temkin等温模型对试验结果拟合效果更好，说明菌糠表面的结合能均匀分布且对Pb(Ⅱ)的吸附为单层吸附，通过Langmuir模型计算的菌糠最大吸附量为49.53mg/g，高于多种其他类型的农业废弃物吸附剂。伪二级动力学等模型对试验数据进行拟合展现了良好的拟合效果，说明吸附过程中存在化学吸附，平衡时的最大吸附量为36.39mg/g，与试验所得吸附量36.40 mg/g接近。 (4)固定床试验显示，随着流入Pb(Ⅱ)浓度增加，穿透时间和衰竭时间变短，吸附量升高。流入Pb(Ⅱ)浓度过高，会导致处理效果较差，但Pb(Ⅱ)浓度过低，传质阻力变大，吸附剂利用率下降。随着流速升高，穿透时间和衰竭时间下降，吸附量下降。但流入Pb(Ⅱ)溶液的速度降低，穿透时间会变长，经济成本增加。随着固定床填充高度上升，穿透时间和衰竭时间变长，吸附量增大。Thomas模型对穿透曲线拟合效果更好，说明固定床吸附过程不受外部及内部扩散的限制。
氢氧化钠;黑木耳菌糠;数学模型;Pb(Ⅱ)吸附
东北农业大学
硕士
农业资源利用
曲娟娟;刘昭军
2018
中文
X703
61
2018-11-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）