改性板栗壳处理废水中重金属的吸附特性研究

• 作 者: 武江
• 出 处: 西北大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 改性 板栗壳 生物吸附 重金属离子 吸附特性

伴随着全球经济的快速发展,水资源的需求量不断增大,水污染问题也越来越严重,尤其是含重金属废水的随意排放造成的重金属污染是最为严重的水污染之一。由于废水产生的必然性,也就决定了废水处理的必要性。生物吸附法因其适应性好、材料来源广和对低浓度废水处理效率高的优点而成为时下热门的重金属废水处理方法。本文以农林废弃物板栗壳为原料,通过高锰酸钾改性和皂化改性得到对Zn²⁺、 Cd²⁺和Pb²⁺吸附良好的改性吸附剂。通过模拟重金属废水实验,探讨了溶液初始pH值、溶液初始离子浓度、吸附剂投加量、反应时间和反应温度等因素对改性板栗壳吸附剂在吸附过程中吸附效果的影响,分析了改性板栗壳对Zn²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺吸附的吸附动力学和吸附等温线,并分析探讨了改性板栗壳对重金属离子的吸附机理。研究结果表明：（1）皂化改性板栗壳和高锰酸钾改性板栗壳对Zn²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附效果明显高于未改性板栗壳对Zn²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附效果。在同等条件下,对Zn²⁺的吸附,皂化改性的吸附剂吸附性能最好,吸附率达到了95%以上,吸附量为0.475 mg·g-1；对Cd²⁺和pb²⁺的吸附,高锰酸钾改性的吸附剂吸附效果更佳,吸附率分别达到了96.38%和97.41%,吸附量分别为2.409 mg·g-1和4.870 mg·g-1。（2）溶液pH值是影响吸附剂吸附效率的重要因素之一,在反应温度为28℃,pH值为5.0的时候,改性板栗壳对重金属离子Zn²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附最佳,其中Zn²⁺吸附率可达到94.1%、Cd²⁺的吸附率达到了96.37%、Pb²⁺的吸附率达到了97.4%。（3）在溶液pH值为5.0,反应温度为28℃条件下,随着吸附剂的投加量由0.05-5g,三种重金属离子的吸附率呈现先增大后减小,最后趋于平缓的趋势,吸附量则呈现明显的下降趋势。吸附剂的最佳投加量为0.2（50ml）,该条件下Zn²⁺吸附率达到了98.2%、Cd²⁺的吸附率达到了98.4%、Pb²⁺的吸附率达到了97.6%；投加量为0.05g时吸附量最高,Zn²⁺吸附量为0.900mg/g、Cd²⁺的吸附量为4.476mg/g、Pb²⁺的吸附率达到了8.866mg/g。（4）随着溶液初始离子浓度的增加,改性板栗壳对Zn²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附率是逐渐下降的,吸附量则逐渐增大。Zn²⁺在初始浓度为0.2mg/L时,吸附率最高为86.94%,浓度为1.8mg/L时,吸附量最大为0.710 mg/g；Cd²⁺的初始浓度为lmg/L时,吸附率最高为99.25%,浓度为6mg/L时,吸附量最大为2.776 mg/g；Pb²⁺的初始浓度为2mg/L时,吸附率最高为95.122%,浓度为12mg/L时,吸附量最大为4.727 mg/g。（5）随着吸附时间的增加,改性板栗壳对Zn²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附量都是先增大后趋于平缓的。28℃为最佳吸附温度,过高和过低的吸附温度都会导致吸附量的降低。（6）动力学模型拟合中,准二级动力学模型更适合用来拟合改性板栗壳对Cd²⁺、Pb²⁺和Zn²⁺的吸附过程,说明吸附反应以化学反应为主；等温吸附模型拟合中,Freundlich等温吸附模型可以更好地描述改性板栗壳对Cd²⁺、Pb²⁺和Zn²⁺的吸附,Langmuir模型拟合次之,这说明吸附过程中以多分子层吸附为主,单分子层吸附为辅。