用于去除水體重金屬的胺化及金屬改性木質(zhì)素吸附劑的研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-10 16:39
吸附技術(shù)因其成本低、操作簡便、去除率高而被認(rèn)為是水處理中最有前景的技術(shù)之一。在已經(jīng)報(bào)道的吸附劑中,木質(zhì)素及其衍生物由于其具有可再生、可生物降解、廉價(jià)、易于提取等優(yōu)點(diǎn)受到研究人員的重視,世界上木質(zhì)素的年產(chǎn)量可達(dá)5*1014 t。通過添加一些酸化劑,可以從造紙廢液黑液中提取大量木質(zhì)素。但木質(zhì)素反應(yīng)性低,所以活性位點(diǎn)很少。其Zeta(ζ)電位為負(fù),故也不能通過靜電作用吸附含氧陰離子。因此,人們利用各種方法來對木質(zhì)素進(jìn)行改性以使木質(zhì)素具備吸附能力。其中,木質(zhì)素的電負(fù)性可以通過胺化改性而改變,使其對水中含氧陰離子具有一定的吸附性。目前,各種胺化改性木質(zhì)素的制備及其對水中含氧陰離子的吸附研究較多,但大部分產(chǎn)品吸附能力較弱,且不具備對特定離子的選擇吸附性,重復(fù)利用性能較低,這些都約束了木質(zhì)素在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。本論文以金屬摻雜胺化改性木質(zhì)素為研究對象,對三種含氧陰離子(Cr(VI)、As(V)、P(V))的吸附規(guī)律、吸附效率、吸附過程、吸附類型和吸附機(jī)理進(jìn)行了研究分析。據(jù)此提出了相應(yīng)的最佳吸附體系及選擇性吸附順序,并對其在太原盆地地下水的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了探索研究,為實(shí)際生活中水環(huán)...
【文章來源】:中北大學(xué)山西省
【文章頁數(shù)】:112 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
木質(zhì)素的單體結(jié)構(gòu)
中北大學(xué)學(xué)位論文21圖1-2胺化木質(zhì)素的合成路線Fig.1-2Thesynthesisrouthofaminatedlignin周艷[144]等研究了若干因素對胺化木質(zhì)素吸附Cu(II)、Cd(II)能力的影響,對比了木質(zhì)素胺化前后對水中Cu(II)、Cd(II)的去除能力;胺化木質(zhì)素的表面零電荷點(diǎn)pHpzc=6.5,吸附Cu(II)、Cd(II)的最佳pH=6.0,最佳接觸時(shí)間為3h;在上述條件下,胺化木質(zhì)素對Cu(II)、Cd(II)的最大吸附量分別為6.2mg/g、7.1mg/g;胺化木質(zhì)素對Cu(II)、Cd(II)的吸附反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升溫有利于吸附進(jìn)行;在20℃、pH=6.0的條件下,分別用0.1g未改性木質(zhì)素和胺化木質(zhì)素處理25mL濃度均為10mg/L的Cu(II)、Cd(II)溶液3h,未改性木質(zhì)素對Cu(II)、Cd(II)的去除率均不足10%,而使用胺化木質(zhì)素時(shí)的去除率分別為91.7%、99.9%。對木質(zhì)素衍生物進(jìn)行胺化,或者對胺化木質(zhì)素進(jìn)行改性,可進(jìn)一步提高木質(zhì)素處理重金屬廢水的能力。此外,通過對胺化木質(zhì)素進(jìn)行改性,也可優(yōu)化胺化木質(zhì)素的合成工藝。馬英梅[145]分別用Mannich反應(yīng)和固載法制備了谷氨酸基木質(zhì)素胺(GA-LA)和二乙烯三胺基木質(zhì)素胺(DETA-LA);實(shí)驗(yàn)證明,在相同條件下,GA-LA對Cu(II)、Pb(II)、Cd(II)、As(III)的飽和吸附量比改性前分別提高了90.1%、143.1%、128.0%、166.7%,DETA-LA對四種離子的飽和吸附量比改性前分別提高了595.0%、361.8%、242.0%、195.7%;GA-LA對Cu(II)、Pb(II)的吸附分別在4h、3h時(shí)達(dá)到平衡,DETA-LA對兩離子的吸附分別在3h、4h時(shí)達(dá)到平衡;GA-LA對Cu(II)、Pb(II)的飽和吸附量在pH=5.0時(shí)達(dá)到最大,DETA-LA對兩離子的飽和吸附量在pH=4.5時(shí)達(dá)到最大。YingyingWang等[146]以木質(zhì)素磺酸鈣(CLS)為原料,制備了胺化木質(zhì)素磺酸鈣吸附劑(ACLS)、碳復(fù)合木質(zhì)素基
中北大學(xué)學(xué)位論文29log()=log(1/2.303)(6)=122+(7)式中,為平衡時(shí)吸附的各污染物的量(mg/g);為t時(shí)刻吸附的各污染物的量(mg/g);1為一階吸附速率常數(shù)(min-1);2為二階吸附速率常數(shù)(g·mg-1·min-1)。2.5結(jié)果與討論2.5.1FTIR測試圖2-1為胺化改性前后及a-CL吸附As(V)后木質(zhì)素的FTIR圖譜。圖2-1胺化改性前后及a-CL吸附As(V)后木質(zhì)素的FTIR圖譜(a:CL;b:a-CL;c:a-CL吸附As(V))Fig.2-1TheFTIRspectraofCLbeforeandafteraminationmodificationanda-CLafteradsorbingAs(V)(a:CL;b:a-CL;c:a-CLafteradsorbingAs(V))改性后在1085.9cm-1處出現(xiàn)了新的吸收峰,為木質(zhì)素胺化改性后所形成的的C-N伸縮振動(dòng)的吸收峰[148]。此外,改性后3400cm-1左右和2900cm-1左右的吸收峰明顯增強(qiáng),二者的增強(qiáng)分別可能是由于-CH2-結(jié)構(gòu)和-NH-、-NH2結(jié)構(gòu)數(shù)量增加所致。a-CL吸附As(V)后,上述位置的吸收峰有所減弱,這是由于陰離子的羥基和O原子與a-CL上的N原子共用電子對后,降低了-NH-、-NH2結(jié)構(gòu)的電子云密度,降低了體系的極性。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]重金屬廢水處理研究[J]. 朱正康,段艷芳. 資源節(jié)約與環(huán)保. 2019(07)
[2]生態(tài)浮床水生植物總磷和氨氮去除效果研究[J]. 于鵬飛. 水利技術(shù)監(jiān)督. 2019(03)
[3]淺談重金屬廢水處理方法與應(yīng)用實(shí)例[J]. 呂慶鑾,張紅靜,劉濤,陸希峰,滿杰. 當(dāng)代化工研究. 2019(04)
[4]天然FeS礦處理含Cr(Ⅵ)廢水研究[J]. 王東申,楊伊迪,賈珂,韋江文,樊金紅. 水處理技術(shù). 2019(01)
[5]用離子交換膜從不銹鋼酸洗廢水中去除鎳鉻試驗(yàn)研究[J]. 謝昀映,談定生,張學(xué)峰,李增輝,丁偉中. 濕法冶金. 2018(06)
[6]水生植物對淡水生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)效果[J]. 陳照方,陳凱,楊司嘉. 分子植物育種. 2019(13)
[7]聚合氯化鋁替代硫酸鋁作廢水絮凝劑工業(yè)試驗(yàn)[J]. 邱小敏,陳增民. 低碳世界. 2018(08)
[8]化學(xué)沉淀法處理重金屬廢水的研究進(jìn)展[J]. 馬健偉,任淑鵬,初陽,宋亞瑞,劉美琪. 化學(xué)工程師. 2018(08)
[9]聚合硫酸鐵絮凝劑的制備及應(yīng)用條件研究[J]. 李思揚(yáng). 廣東化工. 2018(12)
[10]重金屬廢水處理技術(shù)及其研究進(jìn)展[J]. 馬宗云. 冶金與材料. 2018(03)
碩士論文
[1]水生植物及根際微生物對富營養(yǎng)化水體中氮磷的凈化作用研究[D]. 張悅.西安理工大學(xué) 2019
[2]赤峰地區(qū)煤矸石合成X型沸石及其對銅、汞離子吸附性能的研究[D]. 王思陽.內(nèi)蒙古師范大學(xué) 2019
[3]含鈣生物吸附劑及其改性材料對Cd(Ⅱ)吸附效應(yīng)及機(jī)理研究[D]. 羅文文.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2019
[4]不同沉水植物配置模式對水質(zhì)凈化效果與案例研究[D]. 歐丹玲.中南林業(yè)科技大學(xué) 2019
[5]多元復(fù)合材料的制備及其對磷的吸附性能研究[D]. 岳先名.安徽建筑大學(xué) 2019
[6]微電解-DMBR處理電鍍廢水實(shí)驗(yàn)研究[D]. 吳夢.安徽建筑大學(xué) 2019
[7]不同種類吸附劑對二級出水中磷及典型有機(jī)物吸附性能研究[D]. 張豆.西安理工大學(xué) 2018
[8]木質(zhì)素基活性炭對水中重金屬離子吸附的研究[D]. 李明.東南大學(xué) 2018
[9]電離催化接枝淀粉絮凝劑的研究[D]. 王汝順.武漢紡織大學(xué) 2018
[10]錳鐵氧體復(fù)合材料的制備及其對Pb2+和Cd2+吸附性能的研究[D]. 王耀.昆明理工大學(xué) 2018
本文編號:2909022
【文章來源】:中北大學(xué)山西省
【文章頁數(shù)】:112 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
木質(zhì)素的單體結(jié)構(gòu)
中北大學(xué)學(xué)位論文21圖1-2胺化木質(zhì)素的合成路線Fig.1-2Thesynthesisrouthofaminatedlignin周艷[144]等研究了若干因素對胺化木質(zhì)素吸附Cu(II)、Cd(II)能力的影響,對比了木質(zhì)素胺化前后對水中Cu(II)、Cd(II)的去除能力;胺化木質(zhì)素的表面零電荷點(diǎn)pHpzc=6.5,吸附Cu(II)、Cd(II)的最佳pH=6.0,最佳接觸時(shí)間為3h;在上述條件下,胺化木質(zhì)素對Cu(II)、Cd(II)的最大吸附量分別為6.2mg/g、7.1mg/g;胺化木質(zhì)素對Cu(II)、Cd(II)的吸附反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升溫有利于吸附進(jìn)行;在20℃、pH=6.0的條件下,分別用0.1g未改性木質(zhì)素和胺化木質(zhì)素處理25mL濃度均為10mg/L的Cu(II)、Cd(II)溶液3h,未改性木質(zhì)素對Cu(II)、Cd(II)的去除率均不足10%,而使用胺化木質(zhì)素時(shí)的去除率分別為91.7%、99.9%。對木質(zhì)素衍生物進(jìn)行胺化,或者對胺化木質(zhì)素進(jìn)行改性,可進(jìn)一步提高木質(zhì)素處理重金屬廢水的能力。此外,通過對胺化木質(zhì)素進(jìn)行改性,也可優(yōu)化胺化木質(zhì)素的合成工藝。馬英梅[145]分別用Mannich反應(yīng)和固載法制備了谷氨酸基木質(zhì)素胺(GA-LA)和二乙烯三胺基木質(zhì)素胺(DETA-LA);實(shí)驗(yàn)證明,在相同條件下,GA-LA對Cu(II)、Pb(II)、Cd(II)、As(III)的飽和吸附量比改性前分別提高了90.1%、143.1%、128.0%、166.7%,DETA-LA對四種離子的飽和吸附量比改性前分別提高了595.0%、361.8%、242.0%、195.7%;GA-LA對Cu(II)、Pb(II)的吸附分別在4h、3h時(shí)達(dá)到平衡,DETA-LA對兩離子的吸附分別在3h、4h時(shí)達(dá)到平衡;GA-LA對Cu(II)、Pb(II)的飽和吸附量在pH=5.0時(shí)達(dá)到最大,DETA-LA對兩離子的飽和吸附量在pH=4.5時(shí)達(dá)到最大。YingyingWang等[146]以木質(zhì)素磺酸鈣(CLS)為原料,制備了胺化木質(zhì)素磺酸鈣吸附劑(ACLS)、碳復(fù)合木質(zhì)素基
中北大學(xué)學(xué)位論文29log()=log(1/2.303)(6)=122+(7)式中,為平衡時(shí)吸附的各污染物的量(mg/g);為t時(shí)刻吸附的各污染物的量(mg/g);1為一階吸附速率常數(shù)(min-1);2為二階吸附速率常數(shù)(g·mg-1·min-1)。2.5結(jié)果與討論2.5.1FTIR測試圖2-1為胺化改性前后及a-CL吸附As(V)后木質(zhì)素的FTIR圖譜。圖2-1胺化改性前后及a-CL吸附As(V)后木質(zhì)素的FTIR圖譜(a:CL;b:a-CL;c:a-CL吸附As(V))Fig.2-1TheFTIRspectraofCLbeforeandafteraminationmodificationanda-CLafteradsorbingAs(V)(a:CL;b:a-CL;c:a-CLafteradsorbingAs(V))改性后在1085.9cm-1處出現(xiàn)了新的吸收峰,為木質(zhì)素胺化改性后所形成的的C-N伸縮振動(dòng)的吸收峰[148]。此外,改性后3400cm-1左右和2900cm-1左右的吸收峰明顯增強(qiáng),二者的增強(qiáng)分別可能是由于-CH2-結(jié)構(gòu)和-NH-、-NH2結(jié)構(gòu)數(shù)量增加所致。a-CL吸附As(V)后,上述位置的吸收峰有所減弱,這是由于陰離子的羥基和O原子與a-CL上的N原子共用電子對后,降低了-NH-、-NH2結(jié)構(gòu)的電子云密度,降低了體系的極性。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]重金屬廢水處理研究[J]. 朱正康,段艷芳. 資源節(jié)約與環(huán)保. 2019(07)
[2]生態(tài)浮床水生植物總磷和氨氮去除效果研究[J]. 于鵬飛. 水利技術(shù)監(jiān)督. 2019(03)
[3]淺談重金屬廢水處理方法與應(yīng)用實(shí)例[J]. 呂慶鑾,張紅靜,劉濤,陸希峰,滿杰. 當(dāng)代化工研究. 2019(04)
[4]天然FeS礦處理含Cr(Ⅵ)廢水研究[J]. 王東申,楊伊迪,賈珂,韋江文,樊金紅. 水處理技術(shù). 2019(01)
[5]用離子交換膜從不銹鋼酸洗廢水中去除鎳鉻試驗(yàn)研究[J]. 謝昀映,談定生,張學(xué)峰,李增輝,丁偉中. 濕法冶金. 2018(06)
[6]水生植物對淡水生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)效果[J]. 陳照方,陳凱,楊司嘉. 分子植物育種. 2019(13)
[7]聚合氯化鋁替代硫酸鋁作廢水絮凝劑工業(yè)試驗(yàn)[J]. 邱小敏,陳增民. 低碳世界. 2018(08)
[8]化學(xué)沉淀法處理重金屬廢水的研究進(jìn)展[J]. 馬健偉,任淑鵬,初陽,宋亞瑞,劉美琪. 化學(xué)工程師. 2018(08)
[9]聚合硫酸鐵絮凝劑的制備及應(yīng)用條件研究[J]. 李思揚(yáng). 廣東化工. 2018(12)
[10]重金屬廢水處理技術(shù)及其研究進(jìn)展[J]. 馬宗云. 冶金與材料. 2018(03)
碩士論文
[1]水生植物及根際微生物對富營養(yǎng)化水體中氮磷的凈化作用研究[D]. 張悅.西安理工大學(xué) 2019
[2]赤峰地區(qū)煤矸石合成X型沸石及其對銅、汞離子吸附性能的研究[D]. 王思陽.內(nèi)蒙古師范大學(xué) 2019
[3]含鈣生物吸附劑及其改性材料對Cd(Ⅱ)吸附效應(yīng)及機(jī)理研究[D]. 羅文文.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2019
[4]不同沉水植物配置模式對水質(zhì)凈化效果與案例研究[D]. 歐丹玲.中南林業(yè)科技大學(xué) 2019
[5]多元復(fù)合材料的制備及其對磷的吸附性能研究[D]. 岳先名.安徽建筑大學(xué) 2019
[6]微電解-DMBR處理電鍍廢水實(shí)驗(yàn)研究[D]. 吳夢.安徽建筑大學(xué) 2019
[7]不同種類吸附劑對二級出水中磷及典型有機(jī)物吸附性能研究[D]. 張豆.西安理工大學(xué) 2018
[8]木質(zhì)素基活性炭對水中重金屬離子吸附的研究[D]. 李明.東南大學(xué) 2018
[9]電離催化接枝淀粉絮凝劑的研究[D]. 王汝順.武漢紡織大學(xué) 2018
[10]錳鐵氧體復(fù)合材料的制備及其對Pb2+和Cd2+吸附性能的研究[D]. 王耀.昆明理工大學(xué) 2018
本文編號:2909022
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