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  • 2022-04-26 发布

木质基腐植酸在金属废水处理中的应用研究

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—一-.'1.;....、.-.'人.方._,VrC-一"‘,八';-气,l‘?;’■’*'?'-..、、-.、y‘吁,势;令uv学u、''’’.10129分类号TQ胤‘尸学校代码I■-.?20132070UDC671二二二学号15'.'..._'-.A'.V吗A書^遂嗦乂摹興进硕±学位论文擊山-*7..■、■,、.?-:P.:■妹.■?,>S'*y-壯‘?木质基腐植酸在金属废水处理中的应用研究:巧'’’、'、沪:yWoodenBaseHumicAcid化Metal化r化eV:'V.t??次-.、—cat;乂pliionofWastewaterTreatmentSp--了\.-、-?";,?I片T'-:--V.V,—;起,^-汝申请人;:赵旭r、一V、,学位类别;工程硕±V'、,V.可气.V领域:材料工程;'■''^VV-\;:薛振华教授-心\,指导教师..‘.4.?广.;辛.‘Y::枯与工程师、’刘鹏飞高级、’'一、‘V:::一I■.::/'扔、-■?.V..,;,—’论文提交日期:二〇五年六月—满皆人P‘;::京^.:—、-.'':死苗'—:‘'.、/一—'i尸‘—’.气心餐:-,一.'?气..n巧蒙古农业大学研究生学位论文独创声明本人申明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加k乂标注和致谢的地方外,论文中不包括其他人己经发表或撰写过的研究成果,化不包括为获得我校或其他教育机构的学位或证书而使用一过的材料,与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。之处一申请学位论文与资料若有不实,本人承捏切相关责任。/i曰期2P店'UI论文作者签考:赵:内蒙古农业大学硏究生学位论文版权使用授权书本人完全了解内蒙古农业大学有关保护知识产权的规定,即:研究生在攻读学位期间论文工作的知识产权单位属内蒙古农业大学。本人保证毕业离校后,发表论文或使用论文工作成果时署名单位为内蒙古农业大学,且导师为通讯作者,通讯作者单位亦署名为内蒙古农业大学。学校有权保留并向国家有关却口或机构送交论文的复印件和电^子文档,允许论文被查阅和借朔。学校可!乂公布学位论文的全部或部分内容),采用影印、(保密内容除外缩印或其他手段保存论文。论文作者签名:邀泡指导教师签名:曰期:Alln摘要在全巧化的经济发展中,环境问题已经成为发展的最大阻力,其中重金属离子废一一大难题水如何高效的处理成为了。因此,研发种环境友好却高效吸附废水中重金属离子的吸附剂成为经济发展过程中的必然需求。本课题利用沙柳灌木为原材料来制备木质基腐植酸W及研究分巧木质基腐植酸的制备工艺。首先利用巧IR、S础分析了木质基腐植酸的化学基团。结果表明,木质基腐植酸除含有苯环外,还含有毅基、経基、酪経基及幾基等活性基团。这些活性基团决定了木质基腐植酸的酸化、亲水性、离子交换性、络合能力及较离的吸附能力:木质基腐植酸表面呈鱼鱗片状或形成类似葡萄串困状无规则的状态,疏松多孔,比表面积大,吸附能力强。2+2+其次分析了木质基腐植酸的溶胀性能W及对Ni、Pb的静态吸附容量、等温吸附性能、再生性能及动态吸附、动态吸附性能与吸附机理等。结果表明1)木质,(基腐植酸溶胀系数与溶剂极性的大小成正相关关系,既随着溶剂极性的升高而增大。2+而且在酸性或碱性条件下可W再生、溶胀,不会流失。(2)木质基腐植酸对Ni、2+2+Pb有较强的吸附性,吸附化效果更好。(3)等温吸附研究证明,在试验浓度范围2+2+内木质基腐植酸对Ni、化的吸附基本符合Langmuir吸附模型,且吸附属于单分2+2+子层吸附。(4)木质基腐植酸经过二次再生对Ni、Pb的吸附率高达80%,说明该木质基腐植酸在处理废水中的重念属离子有很好的重复使用性。(5)动态吸附2+2+表明,木质基腐植酸对重金属离子Ni、化主要吸附形式为离子交换吸附和络合吸附。2+2+最后,考察了重念属离子Ni、Pb溶液初始浓度、吸附平衡时间、pH值、温度2+2+2+等因素对Ni、Pb吸附量的影响。结果衷明:(1)木质基腐植酸对Ni的最佳吸附条件为:溶液浓度为0.0048mol/LiH7,吸附平衡时间约为80mn,吸附温,p值为度‘2+为45C。(2)木质基腐植酸对Pb的最佳吸附条件为;溶液浓度为0.0032mol化,’吸附平衡时间约为80minH值为7,45C。,p吸附湿度为关键词:吸附性能;木质基腐植酸;等温吸附;巫念陆离静态吸附;动态吸附nWoodenBaseHumkAdd化MetalfortheAlicationofWastewaterTreatmenppAbstractitiWiththedevelopmentofglobalzaonofeconomy,environment!problemhasbecome化ebiggestobs化cleinit.theeffidenttreatmentofheavymetalionwa別ewaterhasbeenbecomeabigproblem.Therefore,wemustdevelopanadsorbenttowas化\va化r化atisrra打deceniwhenvionmeUallyfriendlyftlitadsorptionofheavyme化1on,ichhasbecameinevitablerequirementi打theprocessofeconomicdevelopment.-Thetoicisusinsalixshrubasrawmateralfor化erearatio打of化ewoodpgippbasedhumcacnaara-tontechnoloofwoodbasedhumid.Ftiid,andalzintherepigyicacirslygpy,化em-chemicalcopositionandstructureofthewoodbasedhumicacidisanalyzedbyFTI民andS-EM.Theresultsshow化atthewoodenwoodbasedhumicacid打otonlycontainingbenzeneri打g,butalsoCO打tai打i打gactivegroupsofcarboxyl,hydroxyl,phe打olichydroxylandcarbonrous.eseactverousdetermi打eeaciditroctionylThipthyhydiliigpg,phy,-exchangeabilitcomlexatio打abilitandhihadsortio打caacitofwoodbasedhumcyyi,pygppac-idThesurfaceofwoodbasedhumicacidisfishscaleorformsomethinlikebunchof;graesincumsandrandomatternswhichhavealooseandorousstructureecficgplpp,p,spisurfaceareasandstrongadsorptionability.anaseeswe-Secondlyil化llinroertiesofwoodbasedhumicacidandst;atic,ygpp叶2+]adsorto打caactofNbiso化ermaladsortionandreenerationerformancepipiyi,Ppgp,dondnamicdsortiynamicadsortiaionerformanceand化eadsortonmechanismandp,yppp’soonessseda-t:1化ewooasedhumcacidsswellincoefct.Therulthow化()dbigfiie打aredirectproportio打化化esizeof化esolventolarity,bo化itwillincreasewi化化eincreaseofpsoilventolarandu打dcrtheconditonofacidicoralkalneitcanreeneratesweitig,llingpy,']-;*doentak-sesleiccidhastronadsorton化rPbt.2WoodbadhumaasgpiNi.,he()-—adsorptionetYectofPbisbet化r.(3)Theisotherma]adsorptiondevelopmenthavebeen*:'-demoiistra化dthatthewoodbasedhumicacidintestconcentrationrangeofNiandPbadsortionconformsto化eLanmuiradsorlthpgptionmodeandoadsorptionmonolayer‘*wd-basedadsortoniirsi.4The<x)humcaddsadsortonateiashihas80^)afterp()pg'"—secontonofN-iPbwhichItsueststhewoodbasediaidaryregenerai..gghumccdhas’wettnthe化eatmentofheavndaonsofwastewt.5了illrepeiionuseiyiliaer)hednamc(yth-adsortinibadpionshowedthatemaadsorptonformofwoodsehumicacidision.三"、!exchantiPheadsorionandamplexatonforheavymetalionNigp'FiillllvesiintasoutioncoiKcnraiotthelica\incilios\i.lvinav:iintgatettno>anP.n2+^T化eadsorptionequil化riumtime,pHvalue,temperatureandother杞ctorsfor化eNi,Pbadsorptionamountofin订uence.Theresultshow化at:1化ebestadsortio打conditionof()p2"-thewoodImsedhumicacidon化6Ni^thesolutionconcentrationis0.0048mol/Ltile,adsoiptionequilibriumtimeisabout80min,theHvalueis7,化eadsortiontemeratureppp&2+-is45C.rtiebestadsortionCO打ditionofbadhumiidthPb化(引p化ewoodsecacone:esolutionconcentratio打is0.0032mol/L,化eadsorptioneqiril化Humtimeisabout80min,**theHvalueis7theadsortiontemeratureis45C.p,pp^KerdsdsortioetieWdod-hdhumiciWo:Anrots;aseacidIscHhermaadsor巧onyppp;p;Heavmetedion;StcHicadsortionDnamicadsortionyp;ypDirectedb:Prof.XueZhenhuaSnenr.LiuPenfeiy;ggApplicantforPostdoctor:ZhaoXu(MaterialEngineering)(CoHeeofMat知ialEnineerinInn知M加oHaAriculturalUniversit.Hohhot00018Chinaggg.ggy1.)n目录1引音11.1腐植酸的概述11.1.1腐植酸的物理性质21.1.2巧植酸的化学性质21.2腐植酸的应用研究现状221.2.1腐植酸的国内外研究现状1.2.2金属废水的主要来源及危害31.2.3金属废水处理的硏究现状441.2.4金属废水处理存在的主要问题1.3论文的研究內容及研究方案551.3.1论文巧容及拟达到的目标51,3.2论文方案与技术路线61.4选题的目的和意义2木质基腐植酸的制备研巧和结构表征72.1木质基腐植酸结构及性质72.1.1木质基腐植酸结构7么1.2木质基腐植酸的性巧77么2木派基腐檀酸的制备2.2.1实验材料及仪器728.2.2主要试剂2.2.3实验过程82.3木质基腐植酸结构的分析实验929.3.1实验仪器2.3.2实验过程102.4结果与分析10102.4.1木质基腐植酸提取条件的选择2.4.2红外光谱分析122.4.3电镜扫描分析132.5本章小结143木质基腐植酸吸附性能的测定153.1概述153.2实验材料153.3木质基腐植酸溶胀性能16木巧裡腐植酸的溶账杜能的测化163.3.2结果讨论16317.4重金腐离子掠准曲线的绘制317.4.1锭的标准曲线绘制183.4.2铅的掠准曲线绘制319.5木质基腐植酸的静态吸附容量39.51.1木巧基腐牠酸的静态吸峭站的测巧n3.5.2结果与讨论203.6木质基腐植酸的等温吸附20"3.6.1Ni等温吸附的测定方法203.6.2结果与讨论20"3.6.3Pb等湿吸附的测定方法223.t4结果与讨论223.6.5重金属离子吸附量结果讨论233.7木质基腐植酸的重复使用性能243.7.1木质基腐植酸的重复使用性能的测定243.7.2结果与讨论24"3.8影响木质基腐植酸对Ni吸附的因素243.8.1实验方法243.8.2结果与讨论25"3.9影响木质基腐植酸对Pb吸附的因素283.9.1实验方法283.9.2结果与讨论293.10本章小结32?;4论文结论335展M34致谢35参考文献36作者简介39n插图和附表清单1.幽1HA结构模網12.圈2研巧技术路线63.幽3木质基胳植酸的制备T艺流稍閨94.阁4反应时间对木质基腐植酸转化率的影响11t幽5反两湿度对木质基腐植酸转化率的影响116红外光谱阁13.幽6木质基騰植酸7.幽7木质基腐巧酸SEM照片132^8NPbSEM.幽8木质基腐植酸吸附i、照片14:?9.齒9Ni的标准曲线18210.幽10Pl)的标谁曲线19?*11.圏11木质基腐植酸对们的浓度吸附曲线21?:12.跑12木质基腐植酸对Ni的Langmuir吸附等温线.21213.勘13木质基腐植酸对Pl)的浓度吸附曲线22?2141化Lanir2.幽4木质基腐植酸对的gmu吸附等温线3——22巧.幽15木质基備植酸对Ni、Pb的吸附等温线23^’16.幽16Ni初始浓度对平衡吸附景的影响2617.17时间对吸附貴的影响26幽18.凶18pH值对NP吸附豊的影响2719.幽19温度对吸附量的影响2820.齒20初始浓度对平衡吸附尝的影响2921.幽21时间对吸附尝的影响302’22.凶22pH值对Pb吸附貴的影响3123.幽23温度对吸附貴的影响3124、浓度及厂家.表1实验所用化学试剂名称巧、规格2516.表2实验仪器与设备‘C26.表3木质基腐植酸在不同极性溶剂中的溶胀系数但5)16巧?27.表4酸碱对木质基腐植酸溶胀系数的影响(016—!28.表5Ni的标准曲线18^29’9.表6Pb的标准曲线13化表7木质基腐植酸对重金屑离子的静态吸附容崇2031.表8巧生木质基腐植酸的吸附巧M24n缩略词表HA(fulvicacid)腐複巧FA(化Ivicacid)黄朦渔巧BRHA化rownhumicacid)炼膊植敌BHAblackhumicacid()黑腐梢巧FTIR(fouriertransforminfraredspectrometer)红外化谱分祈SEM(scanningelectronmicroscope)电镜妇猫n内蒙古巧业大学硕±学位论义1_1引言最近几年,随着社会经济的不断发展和全球工业化程度不断加快,在地球上的环境资源逐渐被大面积地开采与利用,人类的生存环境也变的越来越差。其中废水中重金属离子的肆意排放对环境造成极其严重的污染,甚至对人类的生命健康形成十分严一重的危害人类所面临的大难题。,成为了目前1.1腐植酸的概述一、、从广义层面上,腐植酸是种大分子有机质且广泛存在于自然界中,在农林化工等多个领域得到广泛的研究与应用。特别是现在我国大力提僧生态文明建设和环保意识,这就使底植酸更得到各行各业的推崇。腐植酸应用与人类的生活和社会的可持续发展息息相关。HOOCOOHCTOH…—OWfeugart.阿受,、H知公。谷0Vt々fWiTr图1HA结构模型Fi.lModelofthemolecularstructureofhumicacidg木质基腐植酸把带侧链的芳香环、脂肪环、稠环、杂环的缩合体系作为它的最基、、本的结构,甲氧基活性酸性基数基等多种官能团都分布在木质基腐植酸的核和侧 ̄—链上0、N、S等原子,基本结构单元之间通过氧0)、,而且环中还可能含有娇(—■一—"1一一—一—一—側次甲基桥(細2)或2細2、NH、S等连接在起。其基本结构如團。1所示木质基腐植酸的热稳定性十分差从而决定了在提取、‘分离和干燥过程中必须把反应溫度控制在70CW下进斤,这主嬰是因为在温度较窩的、、裂解等化学反应的发生,因而木质基腐植酸会变性时候很容易脱鞋基脱綾,失去活性。由于木质基腐植酸具有有敵鞋基和酱基,故而腐植酸具有弱酸性性能,能够和5aM£?碱反应生成盐、、K、Na等离子结合生成相应的腐植酸盐。,和Cg,科研成果正在遂年増加腐植酸在我国的研发己经具有国际化的领先水平,对腐植酸的机理也有更深层次的认识。腐植酸的提化、纯化、改性、分布和应用技术有了n2木质基腐植酸在金属废水处理中的应用研究W新的发展和突破。1丄1腐植酸的物理性质一从物理性质层面上,腐植酸是种无定型的大分子有机化合物。由于腐植酸在某些溶剂中的溶解度的不同和颜色变化的不同,就可W将腐植酸分为H个主要部分:可W溶于酸、碱和水且呈现出的颜色为黄色溶液的部分的腐植酸称为黄腐植酸;不溶于,呈现出的颜色为綜色溶液的部分的腐植酸称为綜腐植酸水和酸且可溶于碱和乙醇;、酸,呈现出的颜色为黑色溶液的部分的腐植酸称为不溶于水、乙醇或丙厕且溶于碱一黑腐植酸。黄腐酸、掠腐酸和黑腐酸就是种对不巧溶剂溶解程度不同的有机混合物。经过科学研究,木质基腐植酸在水溶液中呈疏松的结构且有胶体的性质。木质基腐植酸在电子显微镜下观察可W看出:在水中的最小分散颗粒的直径大约是6纳米到10纳米之间。木质基腐植酸的热稳定性相对来说比较差,而且木质基腐植酸在高湿条件下,很容易发生脱幾、脱経基、裂解等化学反应,使其发生变形,甚至失去分子的活性。因°?7〇:>此,在腐植酸在0^^下乂可[^1进行提取、分离和千燥。1.12.腐植酸的化学性质腐植物质的形成多要经过无数次的无控制反应,在所有的样品中,所有的分子都是不同的。腐植酸的分子量是指平均分子量。腐濟酸小到数百、数千的分子量,大到一一百乂的分子量。即使是同样品,采用不同的方法进行测量也会产化到两个数量级差异的结果。出现这种情况的主要原因是原料来源的不同,腐植酸及其制备的方法W一。及提取的条件不样其它条件的原因1^及腐植酸很难清除残留的杂质也是对腐植酸一平均分子量测定的结果影响很大。除此么外,腐植酸是种高分子材料,它含有多种官能团一一,方面木质基腐植酸会在水中分解而产生这样的问题,另方面可W通过氨一W键,桥键形成聚合物,木质基腐殖酸测定的结果与其真实分子量有定的不同。一从化学结构层面上,腐植酸分子是种结构复杂的大分子有机弱酸,它含有多种官能团。因为木质基腐植酸分子中存在幾基和敵超基,故而腐植酸具有弱酸性性能,,K、Na能够和碱反应生成盐和Ca、Mg、等离子结合生成腐植酸點。同时,腐植酸分W子还较强的离子交换能力。1.2腐植酸的应用研究现状1.2.1腐植酸的国内外硏究现状腐化酸沾帆物的遗傲鲜过微生物分r的分解和巧化妓化化的化学反化'b龙的--巧得机物。巧前,国内制备腐巧酸北巧是从祸巧、K化煤中提取,或者从植物的茗巧中经过商巧条件下氧化木巧巧维索制备腐机暇。巧中屯婴的方法巧酸溶碱析的方法和木巧第赁化法。'腐附梭的"衣崭茲义化。HI;和利川化把近儿MM时初,麽邮向科V餐利川n内蒙古巧业大学硕±学位论女3_泥炭回收气体中的氨来制取腐植酸钱,这是世界上首次在实验室里制造出的腐植酸成品,其他国家的科学研究者把腐,从此揭巧了腐植酸为人类服务的产业化序幕。随后植酸广泛应用在工业。在二十世纪十年代円本的科、农业、医疗卫生等许多方面,学家将施用腐植酸类物质作为提高农作物培植能力的措施。1976年,加拿大的科学家利用有机化合物的生物降解能力来净化重金属废水、±壊污染和空气。比如,用细菌处理系统来处理严重污染的空气,净化率可(达到99%。在这个系统中做出的成果最为巧出的就是1970年美国Magcobar公司褐煤树脂Resinex的问世,从而使国际钻井液降滤失剂得到广泛的推广和应用。我国在腐植酸的研究与应用方面起步较晩,直到二十世纪五十年代才巧始关于腐植酸的硏究与开发,大概经过了五十多年来的不懈努力,我国腐植酸研究工作才有了t…"一定的成效。研巧与巧发分为四个阶段:-(1)1950年I960年,我国主要处于腐植酸研究的基础阶段,主要针对腐植酸和煤的形成、组成成分和性质方面进行研究,同时对腐植酸氨化工艺和生物效应进行一研究与开发,但腐植酸的生产技术及工业化产品。虽然在这时期没有重大科技成果己在工农业生产中应用,这也标志着腐植酸的研究与开发从这个时期初步成型。(2)1974年到巧巧年,这五年主要是腐植酸广泛推广阶段。(3)1980年到1985年,这立年称为关于腐植酸研究与巧发的总结提高阶段。(4)1986年直到现在,这是腐植酸研发的新产品与新技术的推广和开发阶段。、由于我國化肥在农业生产供应短缺,而利用W化煤褐煤通过酸溶碱析方法制备腐植酸化祀含有丰富的氮,、憐、钟等有机元素可满足农业生产的需要。这不仅解决了农用合肥短缺的问题,而且实现了腐植酸综合利用的功能。腐植酸在农业领域越来越广泛的应用,也使得大多数的研究者对其进行深层次的研究与开发。目前我国在抗旱剂方面应用腐植酸的研究与巧发技术具有国际先进水平一,并且是第W个研发成功的国家。,研巧人员发现腐植酸具有增强根系活力的作用同时。除此之外一,,中国的第次使用氨的同位素进行标记腐植酸因此证明它可W通过叶片吸收并迅速移动到整个植物体一。这也是我国在干旱地区的个大型多功能腐植酸产品在农业中的应用。总而言之,腐植酸的应用不仅范圃十分广泛,而且能够为社会提供社会效益和经济效益。21..2金属度水的主要来源及危害金佔废水姐指巧打巫金貼离子的废水,巧中松药、航空器材、巧色冶炼、农药、姐1、颜料、石油化工、制革等等的行业都会产化大量的金屈废水。这些金属废水中含有的铜,、悴、铅、媒等离子都是巧毒的巫余屈离子。因此处理废水中的重念屈离子化足巧们所邮临的个巧乂的难题。I地科学的处服巫金佔化水把实现巧図可持续发(n4木质基腐植酸在金属废水处理中的应用研究W"展的重大战略目标一,更是利国利民的件具有深远意义的大事。一,除此之外微生物不能把积累在±壤中的重余屈离子进行降解,不论用哪种方法处理,只能改变其物理性质、化学的形态或转移它的存在位覇,却不能将它分解破坏。因化,所有的重金屆离子都含有剧毒而且形成的污染物具有永久巧和可延伸性,W'""即迎过污染±壤进入到根植于该±壤的植物中,进而进入食物链中危害人类健康。1.2.3金厲废水处理的研究现状对于处理金厲废水的方法丈:际上可W巧纳为:化学法、物理法与物理化学法,但是在這兰种方法中,通常最有效、最常用的方法是物理化学法中的吸附法与离子交换法。吸附法,即用吸附剂活性表面对重余属离子的吸引能力来减少甚至根除废水中的重金属离子。例如,膨涧±、活性炭、巧藻±、娃胶等物质都是主要的吸附剂,吸附剂是一种《孔型的无化材料,它们比表面积大,对吸附废水中的重金属离子有很重要的作用。离子交换法,即重金属离子与离子交换树脂上的离子发生离子交换从而达到去除重金属离子的目的。离子交换法能够降低废水中可利用的功能基团,从而使整合树脂把水中的重金属离子进行浓缩与畜集,此方法己经在废水中的重金属离子的吸附、分离、富集及环境保护等各个方面得到应用并且普遍的推广。高分子璧合树脂不但可产生高分子效应,而且具有功能基团的整合作用。但是有机小分子整合剂却没有。除此外,璧合树脂不仅具有选物理化学稳定性好、择性高的作用,而且蟹合树脂不但具有操作简单的优势,在处理废水、废渣中的重金属离子方面也具有绿色环保的良好效课【川〇在现实生活中,废水中重金属离子的成分十分复杂,且各种离子浓度相对比较低,这给废水处理带来更大难度。而废水处理标准十分严格,因此在废水中处理重金属离一子的过程中,这是相当困,要想经过现有的般处理材料进行处理而达到满意的效果,对于工业废水中的重金属离子需要回收利用难的。同时,主要原因是重金属离子的用途非常广,,,如果处理后的重念属离子随意处貴不仅造成资源的极大浪费而且容-易形成在此污染--。所,有必嬰从分子巧计出发,巧针对性地制备出种島性能整合吸附材料,來净化巫愈紹离子废水,并保证垂金厲离子的回收利用。1..24金属废水处5里存在的主要问题'近年乂<,飽若;业,;1化M灾乂猛进,山然佔进了人们的化巧水l^J披扣似山化巧--来了系列坏境污染的问题。水资源的巧念席离子污染就是化型的例子。巧余腐巧子"2改水处理过稍中存巧liTFS大W题'I)IC1乐帕巧广废水处卵巧川扣,如乂处圳不!就会边山;次扣染M越:n内蒙古农业大学硕±学位论义^(2)现有处理工业废水的吸附剂没有针对性,吸附效率低,而且获取吸附剂的方法繁琐,费用相当高;一(3)多数废水吸附剂不可W使资源回收再利用,这是资源面临最重要的个问题。1.3论文的硏究内容及研究方案1.3.1论文内容及拟达到的目标本课题主要是沙柳灌木为原材料来制备出腐植酸,并且把腐植酸作为吸附剂来处理金属废水的应用研究。研究的主要内容如下;(1)木质基腐植酸的制备过程。(2)木质基腐植酸的化学成分研究及结构分析。(3)木质腐植酸处理金属废水(镶、铅)的研究。本课题通过做麻植厳的制各实验、腐植酸红外光谱官能团与扫描电镜表面结构的分祈、腐植酸对重金属离子吸附性能的研究W及影响吸附量大小的各个因素等多方面进行实验,实现W下目标:,并进行数据的收集、整理和分析(。经过使用化学药剂对沙柳灌木进行降解,从而制备出腐植酸。(2)通过对制备的腐植酸运用红外光谱仪进行官能团的分析及运用扫描电镜对其表面结构的观察来确定所制备的物质的确是木质基腐植酸。(3)运用实验方法对腐植酸吸附性能进行测定,从而得出腐植酸具有与重金属离子有交换。、吸附、络合、费合等作用(4)探讨重金属离子的初始溶液浓度、吸附平衡时间、pH值W及反应温度对木""质基腐植酸对N、化。i吸附量的影响1.3.2论文方案与技术路线132...1研究方案本课题利用沙柳灌木为原材料来制备木质基腐植酸,并且利用红外光谱仪、电镜扫描重点分析T木质基腐植酸的化学成分W及官能团的结构,并且对制备的木质基腐植酸主要是从溶胀性能、静态吸附容量测定、等媪吸附的测定和重复使用性能四个方面对木质基腐植酸吸附性能的进行实验测定。在动态吸附的条件,分析了木质基腐植屯叟的吸附机理,巧中W离子文换吸附和络合吸附为t。最后,重点研究并且分析了重金属离子的溶液初始浓度、木质基腐植酸对余属离子的吸附平衡时间、吸附pH值''’-义吸附温度等因索对Nr、化吸附量的影响。1.3.2技术路线.2本次硏巧的技术路线如阁2所小。n6木质基腐植酸在金属读水处理中的应巧硏究崎巧酸的制备r.红外光谱分析腐植酸化学成^分及结构分折屯仙描JV]-—^腐植酸的溶胀性能厂I1腐植酸吸附性腐植酸的静态吸附巧M的渊定能的测定^腐植酸的等温吸附的渊定I—J1i腾植酸的重复使W性能I吸附处理实遊jj(顿始浓巧L>互竺—分析J实验—I温度\II^实验结果与讨论图2研究技术巧线Fi.2Generaltechnicalrou化of化edgS化y1.4选题的目的和意义内蒙古自治区是我国林业资源大省,木材资源十分丰富,其中沙柳灌木尤为巧出,而且木材属于可再化有机资源。因此,利用低附加值、可再牛.巧源的沙柳灌木制取离附加値的化X产品甘.运Hj到I;业化产巧爆中成为当前巧硏重点硏究的人课题。-从理论意义L,木质巷腐植酸的结构貧杂而且是种大分/有机酸,木质基腐楠酸大分子的基本结构是脂环和芳环、,在脂环和芳环上有氨基甲氧基等替能团与其相连接。这些官能团的存在使木质基腐植酸能够与重念属离子之间发屯吸附、络合、交■<i换、驚合等作用i,扣分子h的裤具巧,.1:巧巧性化II扣分放体系中J作为聚化n内蒙古农业大学硕±学位论文1_解质,有凝聚、胶溶、分散等作用送些结构特点使其在许多领域都具有广阔的开发,利用空间。利用木质基腐植酸作为吸附剂来处理金属废水,首先从材料开发方面,一木质基腐植是种关于处理废水、废渣中的重金属离子的低廉高效的吸附材料,能够。使废水废渣对环境的污染得到严格控制其次从环境保护方面,木质基腐植酸不仅可W从工业废水中回收利用这些重金属离子,起到资源重复利用的作用,而且在环境保护上也具有举足轻重的作用。2木质基腐植酸的制备研究和结构表征2.1木质基腐植酸结构及性质2丄1木质基腐植酸结构一一木质基腐植酸类物质是种结构十分复杂的天然的强基殻酸。同时,它是种颜色为暗黑色且无定形的物质。木质基腐植酸WC、H、0、N为主要的化学元素,但是也含少量的S、P化学元素。木质基腐植酸大分子有机化合物碳、氧、氨、硫和氮为主要的化学元素。但是相对于地方不同的泥炭、褐煤、M化煤中的腐植酸,那么碳、氧、氨、硫和氮为主要的化学元素含量是不一且不管,变化的范围差距也不是很大,并^^壬何方式获得样的1的腐植酸都主要是碳和氧为主要元素一,而氨、硫和氮是少量的。腐植酸般含有醇鞋基、経基、氨基、醒基等多种基团。木质基腐植酸的活性官能困决定其具有的性能W-W一离子交换性、酸性、络合能力、亲水性及较高的吸附能力。2丄2木质基腐植酸的性质1、弱酸性和离子交换作用木质基腐植酸的酸性基团上存在活泼氨,这就决定木质基腐植酸具有弱酸性性能,其酸性的强弱一方面会受到主体结构上錢基的影响一,另方面酷矮基的含量及其相对位置对腐植酸酸性性能的强弱的影响也极大。2、络合作用与聲合作用有关木质基腐植酸络合能力与聲合能力的比较:黄腐酸最大,踪腐酸次之,黑腐酸最小。络合能力和蠻合能力对重金属离子、放射性元素的废水处理、工业循环冷却和离子交换软水处理等都都有很大影响。3、氣化巧还原反惦>0腐植酸的氧化还原标准化位处在可逆的氧化还原体系范围内.,当E7V时候,W巧现为还原性质,当E<0.7V时候,表现为氧化性质。2.2木质基腐植酸的制备2.2.1实验材料及仪器1.内蒙古自治[X;呼和浩特市周边砍伐的沙柳灌木n8木质基腐植酸在金属废水处理中的应用研究2-.HK10B小型粉碎机-3.刪4数显恒温水浴锅4-.STSLB122数字盧示电动揽拌器5.北京国际赛多利斯夭平(精确度.O:OOOOOOlg)6.1000mlH孔烧瓶7.500ml烧杯8.玻璃棒9.冷凝管‘’-—10.DZF能10真空干燥箱(可控温度:0C220C)-11.L400P3真空抽滤机12.500ml梨形漏斗13.120mm玻璃培养皿2.2.2主要试剂1.蒸饱水2.浓度30%双氧水3.浓度30%氨水4.25%四氯化碳溶液2.2.3实验过程本实验W图3所示的工艺流程进行。首先将砍伐的沙柳灌木干燥后通过粉碎机进行粉碎,称取50g放入1000ml的王孔饶瓶中,并加入氧化剂双氧水和100ml的蒸馈水作为介质,W及不同浓度的氨水作为木材木质素降解剂。然后将H孔烧瓶放入水浴‘锅中加热,并设定反应湿度为90C,反应开始时,连续通入水蒸气30roin并反应2小时,再通入水蒸气30min并反应2小时。4小时后将从H孔烧瓶中化出固液混合物,然后将其产物加入Ca4(低浓度碱液)通过梨形漏斗进行皋取约lOmin后送入真空固液分离机进行分离得到液体成品和滤渣。最后将液体的成品倒入玻璃蒸发皿中放入在’105C的烘箱内烘干,巧用刀片刮下玻璃蒸发皿内的所有固体即得腐植酸产品。n内蒙古巧业大学硕±学位论文9沙柳滿木原材少少粉碎少称里—rI广I介质:蒸饱水4>I"三瓶氧化剂;双氧水I他化剂:氮乂、加热、通蒸汽提取腐植酸—■>粗制朦植酸峡少萃取>苹取液:四氣化碳过滤烘干4击腐植酸成品图3木质基席植酸的制备工艺流程图F,wi3化C化chnotgloicflo亡harofrearationofhumcgicaidpp2.3木质基腐植酸结构的分析实验2.3.1实验仪器1.傅m叶红外光巧化..丘巧技术巧申小:(1)型号asma400:Pl-(2)分辨率.:〇25cml,可W连续可调(3)村喫比:50000:1,n〇\木质基腐植巧在金属废水处理中的应用研究(4----)谱区:8000360<150020前1:〇1(基51,本^,(5)速度:40张光谱/秒(6)光学系统:全部采用金反射镜(7)仪器设计;五个腔体独立、分别密封、真空密對方式;(8)外光路扩展:最多四个外接扩展曰;2.扫描电镜主要技术指标:(1)二次电子分辨率:l.Onm(IkV);2.0nm(IkV)(2)背散射电子分辨率;3.0nm(全长)(3压-)加速电:0.530kV(O.lkV/少,可变)(4X20-)放大倍率;X800000(5-)X射线能谱仪的元素分析范围为BC4U92(6)喷金装貴可通特定的气氛保护样品3.80目筛子4.研袜2.3.2实验过程首先将腐植酸样品经过研体进行研磨,然后再过80目筛即可巧到测试的腐植酸样品。将测试的腐植酸样品分别对其进行红外光谱分析和扫描电子显微镜分祈,便可得到相应的数掘。最后,in.5.1,实验数据经过用MicrosoftExcel统计处理用Origpro8软件进行差异显著性分析。2.4结果与分析2.4.1木质基鹿植酸提取条件的选择(1)反应时间的影响‘在反应温度为90C的条件下,分别加入浓度30%双氧水作为氣化剂和蒸馈水作为介质,然后加入浓度30%氨水作为降解剂进行化学反应。反应时间为30min、60min、90min、120min、150min、ISOmin、210min及240min,反应结果如围4所示。HA的转化率的公式如下:=XHA的转化率HA的质藍木粉的质量100%/从阁,,1知巧化学反巧时问为180分帥时,腐巧破的产率达最商値冈此觀合适'I的化学反巧时间为ISOmin。)反化时N化于lW)min的时候,腐植酸的产率随觀I寸问的增化刪增大in,;巧时间超过IWm片贼峭酸的产率反冊T蹄,现这种状况的主嬰原因足化学反应的时间短的时候,腐梢酸的捉化不够巧分,但是如果时间过长很容易造成腐植酸的分解从而使巧率下降1…。n内蒙古农业大学硕±学位论文1140"35-/■-■/"30-/■'狂-2。I;,15-,,,■'10-/■-■■?5II?■III0如100150200250图4反应巧间对木质基腐植酸转化率的影响F.i4theffectofaciigeretvetmefortheroducerateofhumaiccidp(2)反应温度的影响在反应时间为ISOmin的条件下,分别加入浓度30%双氧水作为氧化剂和蒸饱水作为介质,然后加入浓度30%氨水作为降解剂进行化学反应。化学反应温度分别设定’’°。,’’为30C、40C、50C、60〇、70C、80C、9(TCW及lOOC,反应结果如图5所示。HA的转化率的公式如下:=HA的转化率HA的质量/木粉的质量X100%从图5中可知,木质基腐植酸的提取率与化学反应温度成正比,既随着化学反应的温度的升高’,提取率遂渐增大。当大于60C时,木质基腐植酸的提取率的增长率比较大’,当反应温度到达lOOC的时候,木质基腐植酸提联率达最大值。通过比较9CTC、100C这两个温度,木质基腐植酸的提取率差值很小,这就充分说明如果从节约能源、降低生产成本的方面去考虑,因此选择最佳的提取温度为9(TC。.35-30-/巧-/'寮■/立20-.票‘-15'■.-10?■■5II■'''III|1304507200如080901〇〇11〇站巧化图5反应温度对木质基腐植酸巧化率的影口向F-ii5hcetYcctfreactivetemratttroragopeureorheduceteofhumicacidpn研究n木质基腐植酸在金属废水处理中的应用由此可知,木质基腐植酸的制备经过加入浓度为30%双氧水作为氧化剂和蒸馈水作为介质30%氨水作为降解剂进行化学反应。最后可W得出化学反应,然后加入浓度最佳条件为:反应时向为ISOmin,反应温度为90C。2.4.2红外光谱分析图。山團可见,对其各个区域的波长6为实验制备的木质基腐植酸的红外光谱国分析如下:-|-0H的特征(1)木质基腐植酸在3401cm处有峰说明该化学物质中有氨键结合吸收峰;-iC-H的伸缩振动29;(2)木质基腐植酸中18cm处有峰说明在化学物质中有脂族-=|C〇伸缩(3)木质基腐植酸中1718cm处有峰说明化学物质中有簇基和颖基的振动;-iC=CW及氮键结(4)木质基腐植酸中1615cm处有峰说明该物质中含有芳香性合的醒基及猿根离子的特征吸收;i;(5)木质基腐植酸中1382cnf处有峰说明该化学物质中有錢根离子特征吸收—'C-0伸缩和0H(6)木质基腐植酸中1210cnT处有峰说明该化学物质中有綾基的变形振动。-|C-H变形振l〇28cm处W下出现的是芳姪的(7)木质基腐植酸的红外光谱图中动峰消失。因此,由于腐植酸分子的化学反应的时候所在的化学环境各不相同,故而峰的宽一样度也各不。一因而:木质基腐植酸般合,经过对木质基腐植酸进行红外光谱的分析可W得出。有酪経基、叛基等多种基团木质基腐植酸的活性基团决定了、超基、橫酸基、醒基其具有络合能力、离子交换性及较高的吸附能力。因此可W充分证明、酸性、亲水性"53"W本实验方案提取的物质的确为腐植酸。0-.6广.0.5/\I0./\.4.!一.i..^\聋./J。3-./墓rJi01--liMi//y!^.0.0 ̄J5002500300035004000450001000200‘如cmn内蒙古巧业大学硕±学位论文〇图6木质基腐植酸红外光谱图F.rig6thewoodhumicaddinfraedspec化ogram2.4.3电镜扫描分析團7为实验制备的木质基HA的SEM照片。.狂編图7木质基腐植酸SEM照片F.iiSEirig7化ehumcacdMpicUe山圓7可清楚的看出木质基腐植酸表面呈鱼鱗片状或形成类似葡萄串团状无规则的状态,疏松多孔,从而使腐木质基植酸具有很大的比表面,对重金属离子还具有"-定的表面吸附作用2+bWW,从而增加了木质基腐植酸对重金属离子Ni、P的吸附量。+2+2園7、8是木质基腐植酸材料吸附重金属离子Ni、Pb前后的沈M照片SM-5600LV-,24(J,美国)。可1^^看出木质基腐植酸材料(图)表面呈鱼鱗片状或形+2‘2成类似葡萄串团状无规则的状态,,疏松多孔这些微孔为吸附重金属离子Ni、Pb2+Ni化之-5增加了接触面积;在吸附重金属离子、后(图2),木质基腐植酸材料2+化"的表面均匀包裹了重金屁离子Ni,危鱗片状或形成类似葡萄串团状无规则结、'2+^’构不再明湿,说明吸附重金属离子Ni、Pb的活性位点主耍存在木质基腐植酸材料2+2’表面上的凸出尖端部位,垂金属离子Ni、1化起到了桥梁作用将表面的相邻活性位‘点相孔连接,从而化木质掛翻的酸材料的决邮义巧化巧,《明了巫念席离平\户、I如WW巧吸附剂之问具有较强的作用力,化收附过粒W化学吸附为主。n41木质基腐植酸在金属废水处理中的应用研究__顧麵瞻嘯!rei’’22图8木质基腐植酸吸附N、化SEMi照片+2+Fi.8HumicacidadsortionNr,PbS目Mhotosgpp2.5本章小结本章主要是依据木质基腐植酸的物理化学性质,利用沙柳灌木为原材料来制备腐植酸,讨论了提取《件对提取产率的影响,并对其化学性质和结构进行了分析,得出的结论如下:(1)通过队上实验分析证明,腐梢酸在化用浓度30%双氧水作为氧化剂巧蒸備水作为介质,。^巧然^?加入浓巧30%镇水化为降解剂进行化学反巧来制取腐的赠姑/['Wrc1^巧出化巧反应站化《仲为IKOmin。:反於时I川为,反巧沾版为(2)巧过红外化谱分析木质端腐帖滕,木质腐化暇餘巧巧苯环外,还巧巧駿基、径基、醋巧基及激堪等。木质基腐植酸的活性化阴决定了化具有酸性、亲水性、络合能力、离子交换巧义较商的吸附能力。(3)!!巧化类似葡萄中团状无鲜过化镜打描分巧木质,;腐机胺笨师化鱗片状或规则的状态一,疏松《化,从邮使腐化酸化人的比災邮,化巫余帕离r还化包定n内蒙古农业大学硕±学位论文5]_的表面吸附作用,从而增加了木质基腐植酸对重金属离子的吸附量。2+(4)木质基腐植酸材料的表面巧匀包裹了Ni、化%鱼鱗片状或形成类似葡萄‘2+2串团状无规则结构不再明显,说明吸附Ni、Pb的活性位点主要存在木质基腐植酸+2+2材料表面上的凸出尖端部位,重金属离子Ni、化起到了桥梁作用将表面的相邻活2+、性位点相互连接,从而使木质基腐植酸材料的表面变得光滑,表明了重金属离子Ni’化2与吸附剂之间具有较强的作用力,其吸附过稻W化学吸附为主。3木质基腐植酸吸附性能的测定3.1概述木质基腐植酸的溶胀性能是影响其吸附性能的重要因素。然而溶剂的极性不同对"W"木质基腐植酸的溶胀性能产生了极大影响。这点也是本章研究的重点。同时,本章还从固体颗粒的表面、温度、州值等方面分析了对木质基腐植酸对吸附量的影响。3.2实验材料'实验中的原料与试剂见表1,实验仪器与设备见表2、巧格、巧表1实验所用化学试剂名称巧及厂家Table.1Thechemicalreagentsusedtestname,specifications,concentrationandmanufacUirers试剂名称M生产厂家^気水AR25%北京市己斯夫化L巧限公巧:淚水AR/华南化.1;学院江北Z厂无水己醇AR/天津市天泮火巧化X实验厂六次甲基四胺AR/上海虽光器材科技有限公司邻菲罗晰AR/天泮市东创化巧试剂科技巧限公巧^甲酷僚AR/犬泮市祸光精细化;1;研究所销酸银AR/南巧辉煌经济技术开发区精细化I:厂硝酸铅AR/大泮巧力神化巧试剂科技巧限公司HN0:.AR98%大泮东人犬輕化巧试剂厂HCLAR98%靑岛人天口化巧试剂巧限公司NaOIllAR哈尔滨楠光梢细化究所‘''C:IU)11AR95%乂;巾巧稻巧人化I;有限公[IJ畑,36%哈尔滨日月大睦化巧试剂厂:0HAK別:,co〇Hm乂泮巧东化学试剂厂^n16木质基腐植酸在金属废水处理中的应用硏究_巧2实验化巧与巧备Tab.le2ExperimentalInstrumentsandEquipment实验仪器及消巧成产厂家FU-KL稍密屯动攒拌器金控市长稱仪器巧限公巧司HH-S数显恒温水浴锅北巧巧国华屯器巧限公巧SHA-C水浴恆温振荡器江苏金技化南仪器厂FDK-3C巧数显酸度计上海悦风仪器仪表巧限公巧800-屯动离也机化苏欣欣化南仪器厂DZF-62-10其空干燥箱北巧恒科巧巧限公巧FK-1901双光束紫外可姐分光光度计并芥哈尔巧祈通用仪器有限公司3.3木质基腐植酸溶化性能3.3.1木质基腐植酸的溶化性能的测定首先.OOO0.ImL的小试,用天平准确称取1g木质基腐植酸粉末放貴于精度为管中,摇匀至粉末界面与刻度线平行,然后读取木质基腐植酸粉末的体积为V。,而后再加入3mL的溶剂,平衡时间为3h,读取溶胀后体积V,多次重复操作求平均值,按下列公式计算溶胀系数K:二KV/V3.1EE〇()注:不同极性溶剂包括細3COOH、啦0、州3加、C2H5OH不同浓度的HCL和不同浓度NaOH溶液3.3.2结果讨论测定对木质基腐植酸粉末在不同极性溶剂中的溶胀性能W及酸碱对木质基腐植酸粉末的溶胀性能的影响,结果见表3和表4。表3木质基巧植酸在不同极性落剂中的落化系巧(巧C)'Table.3TheSwellinProeriticsofhumicacidinDiferentPolaritSolvent250gpy(CH’COO,巧Il11,001OHC:H;0Hf申j8.465R1.5溶胀巧約.257637\6__表4酪巧巧木质基腐植酸落化系数的巧响(巧r)’Tabic.4TheInfluenceofHvalueon化6swellincoefficientofhumicacid25C)pg(O%Na0H刊lOWaII5%Na0Hl)0細Cl5%11C11创ICl游化《找7.5帖7.扣58.:;75S.25S.759.125n内蒙古农业大学硕±学位论文n从表3和表4可W看出’—(1)在25C的条,木质基腐植酸的溶胀系数均在7.468.465之间的范围内件下,表明了木质基腐植酸是一种交联结构的有机酸,而且木质基腐植酸在水中的的溶胀情况与一般的离子交换的树脂相差不大。因此。本实验可W充分证明木质基腐植酸适合在水中吸附。(2)木质基腐植酸的溶胀系数会随着溶剂极性的降低而减小。在己酸中溶胀性能最好,这主要是因为木质基腐植酸中含有较多极性基团。因为木质基腐植酸的极性基团可与极性溶剂分子通过偶极和形成氨键而产生相互作巧所导致的。一(3)木质基腐植酸在稀酸、稀碱中溶胀系数的数值均在8.巧9.之间范围内,这就说明木质基腐植酸在稀酸、稀碱中不溶解流失且只能产生溶胀,这就可W说明在用稀酸、稀碱再生木质基腐植酸的时候,不会造成木质基腐植酸结构的破坏。(4)木质基腐植酸在酸碱中的溶胀系数所W比在水和有机溶剂的溶胀系数商。这主要是因为在酸性条件下容易导致木质基腐植酸中钱离子的质子化,而在碱性条件容易导致木质基腐植酸的酸根离子的离子化,而质子化的钱离子和离子化的酸根离子的亲水性均比质子化和离子化之前要强。(5)木质基腐植酸的交联结构使木质基腐植酸在碱中的溶胀系数明显高于在酸W中的溶胀系数。3.4重金属离子标准曲线的绘制3.4.1媒的标准曲线绘制3.4.1.1试剂配制1〇一()镇.〇5mol/L将3.635酸镶置于烧杯中离子的祿准溶液g硝,再加入定量的蒸饱水溶解,而后转移至250mL容量瓶中,最后加蒸饱水稀释至刻度。(2)T二丽肪溶液将1.l6gT二丽肪于lOOmL容量瓶中,再加入无水乙醇溶液至刻度线,然后振荡,摇匀即可。(3)漠水(4)浓度为25%的氨水3.1.4.2标准曲线'巧预先放好的6个50mL容量瓶中分别加人0.(巧mo]/I,锁离子标准娇液1、2、:;、4、5、咖1,。r:::剛职洛液1.0mU没水溶液2.0ml,义戴水溶液5.OinL,然抗用化瓶.1加蒸猫水巧刻度,巧波长为47nm的条件K并W蒸備水作为对比液,把配制的溶液倒入3cm石巧比色皿放入分度分光计中进行巧描,巫复W上操作,根据侧得数据进行:绘制掠准曲线。达验数据如下:n81木质基腐植敌在金厲废水处理中的应用研巧_巧5N广的标巧巧巧N^*Tablesistandardcurve溶液浓度0.001化0020.003化0040.0050.006(mol/L)波长(nm)0.1530.3020.4490.朗40.7470.姑9!;^^上实验数掘经过用MicrosoftExcel统计处理,用Originpro8.5.1软件拟合标准0=曲线.99992即:0.99992a+b,;,栋准曲线的拟合度为为y拟合曲线如下 ̄ ̄…*…扱扣曲巧OsJiI-…I校巧曲株0-/.8〇,?-06??■/I.0.4-/0?.3^0?.1T-IJ110.0010.0020.0030.0040.0090.006巧橄(mol/L)田9N广的标准曲钱2+Fig.9Nistandardcurve3.4.2铅的标准曲线终制3..4么1试剂配制(1)铅离子的标准溶液浓度为l.Og/U首先用天平称取1598.5mg硝酸铅置于100ml的烧杯中,滴上12滴浓硝酸溶液,然后用洗瓶加少量的蒸馈水溶解,转移至1000mL容量瓶中,最后加蒸饱水稀释至刻度。(2)二甲敵澄溶液的浓度为2.0g/L。首先用天平称取1.OOOg二甲巧澄置于100ml,的烧杯中,然后用洗瓶加少量的蒸饱水溶解,转移至500mL容量瓶中最后加蒸馈水稀释至刻度。(3)邻二氮菲溶液的浓度为1.5g/U首先用天平称取化3巧化邻二氮菲置于100ml的烧杯中,然后滴3滴浓瑞酸溶液,巧用洗瓶加少量的蒸馈水溶解,转移至250mL容量瓶中,最后加蒸馈水稀释至刻度。(4)六次甲基四胺溶液浓度4g/L。首先用天平称取40.00g六次甲基四胺溶于90.0mL8.5mL浓盐酸100水烧杯中,然后加人,最后定容于mL容量瓶。(5)铅离子溶液浓度为化1g/U首先将10.0mL铅标准溶液置于100mL容量瓶。中,然后用水稀释至刻度n内蒙古农业大学硕±学位论文193.4.2.2标准曲线在50mL容量瓶中分别加人0.1g/L铅离子工作液0.5、1、1.5、2、2.5mU2.0g/L二甲酷糧溶液1.0mL,1.5g/L邻二氮菲溶液4.0mL和六次甲基四胺溶液1.5mL,显色时间为10min,然后加水至刻度,在波长574nm处W3cm石英比色皿用分度分光计进行扫描,用水作为参比,从而制作出吸光度标准曲线。实验数据如下:‘2表6Pb的标准曲线Tabletandd.6sarcurve100150溶液浓度(ug/mL)^^波长(nm)0.0740.1070.1390.1780.215icrosoftExcelriinr.5.1W上实验数据经过用M统计处理,用Ogo8软件拟合标准p=6:0.9996a+b:曲线,称准曲线的拟合度为0.999即为y,拟合曲线如下-0.巧?…縣本曲线卢Ii-aa.0201mjX-0.1B■/-010y./-0.14'>I/-0.12yX"0.10。'阳/?;1扣朗1说.200250巧巧/u/L(g)‘2图10Pb的标准曲线Fi0sg.1tandardcurve3.5木质基腐植酸的静态吸峭容量3.5.1木质基腐植酸的静态吸附量的测定):()(()()lO静态吸附容量首先,用刻度精确劑.〇〇1个的天平分别准确称取0.OOOOg木质基腐植酸粉末貫于容量瓶中lOmj浓度相同的重金属离子溶液,然后稱分别加入,’用塑料薄膜封闭好放賈于振荡器中,并把温度设为巧C,振荡时间为2h,然后马上用离、也机进行离屯按比例加入显色溶剂使重念属离子显色,最后用分度分光计测定吸附,:后的重金届离子浓度,整理数据,依据公式计算吸附量,计算公式为-C-CXvwQ(〇/3.2)()nM木质基腐植酸在金属废水处理中的应用研究--其中:C吸附前离子浓度(mg/mL)o;Q吸附量(mg/g);C吸附后离子浓度(mg/mL);W树脂的烘干后的重量(mg);V溶液的体积(mL)。3.5.2结果与讨论""3-6列出了木质基腐植酸吸附性能大小是由吸附量来衡量的。表木质基腐植酸2+2+对Ni、Pb的静态吸附容量。表7木巧基腐植巧对S金JS离子的巧态吸附容量Table.7Humicacidtometalionsstaticadsorptioncapacity重金属离子Ni^^起始浓度(mol/L)0.00化0.0016吸附后的浓度(mol/L)0.000850.000877PH值5.66.2平衡吸附量/(mg/g)16.952154.33由于木质基腐植酸的结构疏松,比表面积较大W及具有微孔结构,而且木质基腐植酸具有経基、幾基、氨基等活性基团,因此,木质基腐植酸对重金属离子的吸附既2+24有物理吸附,也有化学吸附。从表7可知,木质基腐植酸对重金属离子Ni、Pb的2+2+平衡吸附量比较大,说明木质基腐植酸对重金属离子Ni、Pb吸附能力比较强,但2+2+2+2+是对Pb的吸附能力比对Ni大的多,这是由于化的离子半径比Ni的离子半径大,2+2+因化Pb的变形性W及吸附基团的亲和力都比Ni大。3.6木质基腐植酸的等温吸附2+3.6.1Ni等温吸附的测定方法‘‘225C、6的Ni在湿度为州值为条件下,用移液管分别抽取的巧始浓度为0.0016molL、0.0024moiL0.0032molL、0.004molL、0.0048mol0.0056moL/y、///Ul/2+.0064mo;lLNi50mL和0/标准溶液,按W上方法重复操作,然后振荡1小时后立即放入离也机内离必,之后按标准溶液的滴入容量瓶是金厲离子湿色并在分度分光计测定念属离子的浓度。最后对数据整理、计算木质基腐植酸对各重金厲离子的吸附量Q,-C曲作Q线。3.6.2结果与讨论巧"测的在温度为C、州值为6,扼荡时间为I小时的《件下木质基腐植酸对初始浓度为0.〇〇16moi/U0.0024mol/L、0.00;32mo.l/U0.004mol/L、0.0(M8mol/L、2+0.0056mol/L和0.0064mol/Lm的吸附等溫线,如圈11所示n内家古农业大学硕±学位论文^321j尸-I/歷。-/泌-/-18J'-180..0010.0020^000404)050.0060.007(mo巧巧/*/L)h困11木质基巧值巧对Nj的巧度吸附曲线^^Fi.11TheadsortionisothermofMionhumicacidgp2+从图11可知,木质基腐植酸对Ni的吸附量随着初始浓度的増加逐渐增加。初始-0浓度在化0016mol几.0048mol/L范围內增加的幅度较大随着初始浓度的增加,在0-.0048molA0.0064mol/L范围内増加的幅度很小。因此,木质基腐植酸对吸附量的最佳浓度为0.〇〇48mol/L。一-11元线巧回归C/QC曲线结果如图12所示。根据图数据作,…"■-/10/L___/?1028.66x+4.9〇a/iy^=\R0.978^I0.0020.0030.0040.006C/moW.{)图12木质基巧谊巧对N广的Langmuir吸惭等溫线+2巧.、2TheLangm山riso化ermadsorptionofNionhumicacidg2-C曲线是一R图12的C/Q.9761anmur种近似于直线的关系,是0,接近于,与Lgi等温方程相吻合;二+Langmuir等温方程:C/QC/Qo1/Qob(3.3)式中,Q〇(mg/g)饱和吸附量,Q(mg/g),c(mol/L)平衡浓度,b为吸附常数和经验?常数-,这就说明木质基腐植酸对的吸附在定的重金属离子浓度范围内近似用nrl木质基腐植酸在金属废水处理中的应用研究W1Lanmuir。g等温方程来描述,因此可知:单分子层吸附占优势2+3.b.63P等温吸附的测定方法’C在湿度为巧、州值为6的条件下,用移液管分别抽取NP的初始浓度为0.0006mol/L、0.0008mol/L、0.OOlmol/L、0.0012mol/U0.0014mol/L、0.0016mol/L、2+0.0032mol/L、0.0032mol/L和0.0048mol/LPb标准溶液50mU按W上方法重复操作,之后在振荡器内振荡1小时候后立即在离也机内离也,经过溶液配制使重金属离子湿色,并在分度分光计内测定重金属离子的剩余浓度,最后对数据整理、分析、计算出木质基腐植酸对各重念属离子的吸附量-C曲Q,作Q线。3.6.4结果与讨论’巧=6=测的在C,pHT60min的0.0006mol,条件下木质基腐植酿对初始浓度为/L、0.0008mol/L、0.OOlmol/L、0.0012mol/L、0?0014mol/L、0.0016mol/L、0.0032mol/L、2+0.0032mol/L和0.0048mol/LPb的吸附等湿线,如图13所示.-50"■■――■,31I■■0.30/,250./CT/肴/1-/200童■,/迈/霉说-1/'100-■/■■50.I,■■^0.0000.001.002化0030.00400005浓礎/mol/L()面口木质基巧巧巧对的巧巧吸附曲线^'Fi.13TheadsortionisothermofPbonhumicacidgp"从图13可知,木质基腐植酸对化的吸附量随着初始浓度的增加而遂渐增大。初0-.0006mol0.0032m〇VL范围内增加的,此后始浓度在A幅度较大,木质基腐植酸对"Pb的吸附量增加的幅度很小,几乎达到平衡吸附。一C/Q-C曲线化据團13数掘作元线性回归,结果如图H所示。n内蒙古巧业大学硕±学位论文23別,vb;V?.石f’-cikxf.1or臣::;20p、■’^2-萬辕离內:气.05;个V■二?r’1L2./.、00/'-J子<1-A,95'。故体原‘,洁?■1.—■.■-§.90,=13.589x+1.67:‘y2,山。,5'?'、、/R>=0.9巧-1.85'■25門古,扣.?■.co--c1jScpc古1,?f巧]/0.0005o—抑ioo.oo巧o—的幼o.oozs00030C/mol/L()?图*14木巧基腐巧巧对化的Langmuir吸附等溫线^^Fi.14TheLanmuirisothermadsoiggrptonofPbonhumicacid-2国H的C/QC一曲线是种近似于直线的关系是0.9751an,Rmu,接近于,与Lgir等湿方程相吻合;Lanmu=+gir等温方程:C/QC/Q〇l/Q〇(b3.4)式中,c(mol/L)平衡浓度,Q〇(mg/g)饱和吸附量,b表示与吸附有关的常数和经验参数2+,这就说明木质基腐植酸对化的吸附在研究浓度范围内可近似用Lanmuirg等温方程来描述,最后得出的结论是单分子层吸附占主要地位。因为木质基腐植酸对重金属离子的吸附是化学吸附,其中单分子层吸附就是化学一吸附的主要持征之,因而结论巿确。3.6.5重金属离子吸附量结果讨论-—3501:,??■-300Pb**Mi/‘W.250///■‘I-.■1如■t,-100执?.????0"'■■-IIr■*rI!00000001000200U300040005C/mo化()‘?2图215木质基腐植酸对N、|Pb的吸附等温线 ̄^Fi.5Theadsortionisog1pthennof,Pbonhumicacid-从圈-15可W看出,重念喊离子在巧的浓度范围内,刚开始的时候吸附遺会飽浓n木质基腐植酸在金属废水处理中的应用硏究^"度的增大,P护的吸附量增长率比木质基腐植酸对Ni、较大,但是在离子浓度达到化0032mol/L之后,吸附量的增长率相对较小。这是因为在重金属离子初始浓度较低‘‘2‘‘的时候,溶液中所含的重念属离子的总量比达到饱和吸附量要低、Pb容易,此时化"”IT扩散至分子的内部而被吸附,Ni、P的吸附,因此在浓度升髙时木质基腐植酸对量也逐渐增大。当溶液中所含的重余属离子的总量与饱和吸附量相接近时,因为溶液中巫念喊离子的浓度较大,重金厲离子未能进入分子内部就与木质基腐植酸的官能基团邀合形成镇密的网络体系,从而使其他重余屈离子进入分子内部时受到阻碍,进入了量降低一,因此导致吸附量增长率降低。另外个原因就是木质基腐捣酸对溶剂的吸W附也能产生Ui■上现象。从图15可知,木质基腐植酸对这两种重念属离子的吸附能为是化明显大于NP。"由于P护为主轴元素,而Ni为过渡元素,固而过渡元素的电离能小于主轴元素的电""离能。同时Pb的离子变形性和吸附基团的亲和力都大于Ni,因此木质基腐植酸对""这两种粒子的吸附力为化〉Ni。3.7木质基腐植酸的重复使用性能3.7.1木质基腐植酸的重复使用性能的测定将吸附后木质基腐植酸与被稀释后的HCI溶液反应,同时必须在振荡器内震荡、,、过滤,经过洗涂后的木质基腐植酸2h然后马上离屯,用分度分光计对含有木质基腐植酸的溶液进行重金属离子的浓度的测量,洗緣到未能检测到重余属离子,再用NaOH溶液进行处理,时间为2h,最后加入整理水至pH值为7,再倒入蒸发皿内,放入烘箱内烘干之后再吸附。3..72结果与讨论因为在木质基腐植酸吸附重金属离子的过程中,,pH值对其性能的影响很大而且,木质基腐植酸对重金届离子几乎不吸附,利用稀酸溶液使吸州值较低的时候,因此""附后的木质基腐植酸重新获得再吸附的能力。W下是木质基腐植酸对Ni、Pbr的吸附解析循环使用性能。结果见表15。表8再生木质基腐植巧的化附容量Tablecidlistaisoicai.8Humiactometaonstcadrptonpacty巧牛.次巧12I2m'():n.W6.l)112.g/g:29606Pr的Q/Cn收g1化:口11172+3.8影响木质基腐植酸对Ni吸附的因素3.81.实验方法&部分巫山记测山\r的初始浓巧乂小、吸附时1川、州化々端巧对木巧化腐化'酸对-\i吸附强的欺响。n内蒙古农业大学硕±学位论文^2+3.8.1.1Ni的初始浓度’且反应时间为在温度为巧C、州值为660min的条件下,用移液管准确移化初始浓度为0.〇〇16mol/U0.0024mol/L、0.0032mol/L、0.004mol/L、0.0048mol/L、0.0056mol/L、0.0064moUL的N广的标准溶液50mL置于容量瓶中,用天平准确称取Ig木质基腐植酸于S角瓶中,将标准溶液倒入H角瓶中,在振荡器上振荡时间为2h,离一瓜、抽取定量滤液賈于容量瓶中,之后按显色溶液的称准量滴入容量瓶使余属离子显色并在分度分光计测定余屆离子的浓度。最后对数据整理、计算木质基腐植酸对各重金属离子的吸附量16。,结果见图3.8.1.2吸附的平衡时间’2+C=在温度为巧、pH6的条件下准确移取50mL浓度为0.0048mol/LNi的标准溶液貴于容量瓶中,,称取Ig木质基腐植酸于H角瓶中将标准溶液倒入H角瓶中在振,20m一in、40min60min、80minlOOmin120min荡器上分别振荡、、、,离也、抽取定量滤液置于容量瓶中,之后按显色溶液的标准量滴入容量瓶使金属离子显色并在分度分光计测定金属离子的浓度。最后对数据整理、计算木质基腐植酸对各重金属离子的吸附量,结果见图17。3.8.1.3州值‘C的条件"在温度为巧下,准确移取50mL浓度为化0048mol/LNi的标准溶液貴于7.OO个容量瓶中,用天平称取1Og木质基腐植酸賈于王角瓶中,将标准溶液倒入王角瓶中,在不影响离子浓度的情况下,通过加入少量NaOH溶液或者HN03溶液调整pH一、:3、4、5、6、7、8、91、值为,在振荡器上振荡小时后,离屯抽取定量滤液寬于容量瓶中,之后按显色溶液的标准量滴入容量瓶使金属离子显色并在分度分光计测定余属离子的浓度。最后对数据整理、计算木质基腐植酸对各重金属离子的吸附量结果见图18。3.8.1.4温度'3=在pH6的条件下,准确移取50mL浓度为0.0048mol/LNi的标准溶液貴于容量,I兰角瓶中,并分别放在温瓶中称取g木质基腐植酸于S角瓶中,将标准溶液倒入度"°°。、C、:C、450、巧C、下振荡Ih后巧,I谓心为巧然巧巧h化巧屯机,而朽加取-?巧按戚色溶液的斯入辟瓶化念胁离予媪色并化射滤液祥于蒋顯瓶中,之化莊滴化分巧分光计测巧余屈离子的浓度。扳巧对数恥盤理、计巧木质巧腐惦酸对各巧金成腐子的吸附量结果见图19。3.8.2结果与讨论3..8.21溶液的初始巧度对平衡吸附量的影响n26木质塞腐植酸在金属巧水处理中的应用研究32J说.■28-V一■客fw-/泣-i!g泌;/-J-■-16.,0...000.002化0030004000S0.0060007巧巧/Cmol/U围16N广初始浓度对平衡吸附S的影巧Fig.16TheInfluenceofOriginalConsistencyibr化eStatieAdsorptionCapap说巧由图16中数据可知,木质基腐植酸对重金属离子的平衡吸附量随着初始浓度的-.0016mol几0増大逐渐増大。重金属离子的初始浓度在0.0024mol/L范围内,平巧-吸附量随着初始浓度的増加而増大的很少.〇〇24mol几0.0048raol/L范围,但是,在0"内随着初始浓度的増加木质基腐植酸对Ni的吸附量增长率很大。当初始浓度超过"0.0048molL上,Ni/木质基腐植酸对的吸附量几乎不发生变化,吸附量可达到"一30.308rog/g。因此,在定条件下,木质基腐植酸对Ni吸附的最隹浓度为0.0048mol/Lo3.8.2.2吸附平衡时间对平衡吸附量的影响测定不同时间下木质基腐植酸对重金属离子的吸附量,结果如图的。'I3-0?^^■…巧-/.:W-/'-!/S22./岳■/安./20"./2040胞8000120;m口;叫/in)围17时间对吸惭量的巧晌F.i17TheIn巧uenceofimefitiegTortheAdsorptio打Capac从團17可1^1看出,吸附量的大小随吸咐时间的延长而增大,开始时增加的很快,n内巧古巧业大学硕±学位论文^eOrain后增长率逐渐下降。80min后趋于不变,即达到吸附平衡。在刚刚开始的阶段,木质基腐植酸对重金属离子的吸附量会随着吸附时间的延长而升离,该时候木质基腐一植酸巧重金属离子的吸附发生在木质基腐植酸的分子表面和孔内表面,然而在吸附段时间之后,对重金属离,木质基腐植酸对重金属离子的吸附会受到扩散控制的作用子的吸附主要发生在深孔内界面,,吸附时间达到80min后吸附速率会遂渐降低,木质基腐植酸对重余属离子的吸附作用基本平衡,此时巧延长吸附时间对吸附效果影响不明显。因此,最后得出得出本尖验中最佳的吸附时间为SOmin。3.8.2.3pH值对平衡吸附量的影响测定不同pH值下木质基腐植酸对重金属离子的吸附量,结果如图18。7011.60/\/\6.0/\宣/言40-’羣況:/-10345B789PH的图8H值对N广巧附■的影晌1p2+Fi.18AdsortionResdtsofResinforNjat扣报rentHval化gppH8由图化可W看出,当p值小于的时候,木质基腐植酸对重金属离子的平衡吸附量随pH值得増加而増大,当pH值大于8的时候,木质基腐植酸对NP的吸附量随2+着pH值得增大而减小。由于过渡重金属离子Ni和r都有空轨道,从而易接受氧(氛、+2+硫形成配位一)的孤对电子。当pH值比较低时,H竞争能为较强不易与Ni另外,,个2+原因是r能够与木质基腐植酸中證基、絳基基团作用使其质子化,因此与Ni产生静+2电斥力,使Ni与木质基腐植酸上活性基团配位遭到阻碍。因此可知,木质基腐植酸对重金属离子的吸附适宜的pH值为4-7H,如果超出此p值的范困,重金属离子会发化2+易发水解,对吸附不利。因此,木质基腐植酸对Ni进行吸附时最佳pH值为7。义8.2.4温度对平衡吸附量的影响n28木质基腐植酸在金属废水化理中的应用研巧30-*■■巧*/。巧.■I香/穿/穿//-/20?1。1II4III203040506070溫媒化困19进巧对巧附量的巧巧巧eratureig.19TheInfluenceofTempf前化eAdsoiptonCapaciti巧‘由图-19可看出,在巧C45C之间,木质基腐植酸对重金属离子的吸附量随吸’附湿度的升高而増大。当超过巧C后吸附量随着温度的増长而不变,这时既达到吸附平衡一一。其中个原因是温度升窩有利于吸附;另个原因是湿度升离可W使木质基腐植酸更易发生溶胀,重念属离子更易进入木质基腐植酸分子的内部,而使吸附量提商。2+因此,木质基腐植酸对Ni的最佳吸附温度为巧r。2+3.9影晌木质基腐植酸对Pb吸懈的因巧3.9.1实验方法+2本部分主要测定Pb的初始浓度、吸附的平衡时间、pH值、温度对木质基腐植酸对化吸附量的影响。2+3.9.1.1Pb的初始巧度’25=60C、pH.0006mo0.0008mol/U在湿度的条件下,准确移取初始浓度为l/U"O.OOOlmol/L、0.0012mol/U0.0016mol/L、0.0032mol/L、0.0048mol/L的Pb的标准溶液前mL貴于容量瓶中,称取l.OOOg木质基腐植酸于H角瓶中,将标准溶液倒入--立角瓶中,在振荡器上振荡化,么后,离也、袖取定量滤液賈乎容量瓶中按显色溶液的标准量滴入容量瓶使余属离子湿色并在分度分光计测定金属窝子的浓度。最后对()数扼體稍、汁算木质基腐植酸巧各軍,。:念喊离了的吸附覇纽果化闻2化1.2吸附的平衡时间’3C=巧、pH6的《件K別)mL浓腹为0.00:!如〇1化Pb的标准在温度为,准确移取,溶液腎于容量瓶中称取Ig木质盛腐侦酸角瓶中,将标准溶液倒入角瓶中,,、()mOOm在搬荡器h分别振荡2in、lOmin、GOniin、SOmin、in、120min.1l化离1机h离’||111!.,>!入容巧化化余滤液巧1巧^贴|1;巧心川巧液巧抽耿_乏山色溶淑的枯准柄肉n内蒙古农业大学硕±学位论文^属寓子虛色并在分度分光计测定余属离子的浓度。最后对数据整理、计算木质基腐植醇对各重金届离子的吸附量21。,结果见图3.9.1.3pH值’具体方法如下:在温度为45C下50mL浓度为0.0032mol/LP护,准确移取的标准溶液冒于容量瓶中I酸于立角瓶中,将标准溶液倒入立角瓶中,称取g木质基腐植,在不影响离子浓度的情况下,通过加入少量Na細溶液或者HN&溶液调整pH值的大小分为3、4、5、6、7、8这走个值,然后在振荡器上振荡Ih后,然后马上离必,用移液管抽取ImL滤液貴于容量瓶中,之后按显色溶液的杨准量滴入容量瓶使金属离子显色并在分度分光计测定余届离子的浓度。最后对数据整理、计算木质基腐植酸对各重金届离子的吸附量,结果见图22。3.9.1.4温度"=在化6的条件下,准确移取日OmL浓度为化0032mol/L化的标准溶液置于容量瓶中,称取Ig木质基腐植酸于H角瓶中,将标准溶液倒入H角瓶中,并分别放在温度‘‘’‘上离也为25C、45C、巧C、65C下振荡Ih之后,然后马,用移液管抽化ImL滤液貴于容量瓶中,之后按显色溶液的标准量滴入容量瓶使金属离子显色并在分度分光计测定金属离子的浓度。最后对数据整理、计算木质基腐植酸对各重金属离子的吸附量,结果见图23。3.9.2结果与讨论3.9.2.1溶液的初始浓度对平衡吸附量的影响2‘测定不同重金属离子浓度下木质基腐植酸对化的吸附量,结果如團2050-311■■-300/-2说/3/.^200-..吉.■-W150■■■?100■■■_??■JII5。I11,I|'00000〇0白00三0.0030.0040003/moI/Ll{国20巧始巧度对平衡吸附量的影响’F.tueiKeofOriinalConsisitssi20TheInlg似cfor化CSaticAdortionCaciticgy'p叩n30木质基腐植酸在金属废水处理中的应用研巧由图20中数据可W看出,木质基腐植酸对重金属离子的吸附量随着巧始浓度的"0.0032mol/LW上b增大而升高。当初始浓度超过,木质基腐植酸对P的吸附量几乎3*36一.OlmPb不发生变化,吸附量可达到1g/g。因此,在定《件下,木质基腐植酸对吸附的最佳浓度为0.0032mol/L。3.9.2.2吸附平衡时间对平衡吸附量的影响测定不同吸附时间下木质基腐植酸对P护的吸附量,结果如图22。-305.51m—……….■…■05*3.0I受304.S-/tJW.麵'。咨齡30*I"■■.■■.0'*?"',I3III1*I204060B0100120巧阀1材0/()田21时间对巧巧■的巧的巧.21TheIn巧uenceofTimefortheAdsortionCaac沾egpp由图21可W看出,木质基腐植酸对重金属离子的吸附量随吸附时间的延长而增,80min后吸附量的OOmin后赵大在开始时候吸附量增加的很快,増长率逐渐増大。l于不变,即达到吸附平衡。这因为在反应初期,木质基腐植酸的吸附W在分子表面和孔内表面为主;而在反应后期,木质基腐植酸分子的吸附由于受扩散控制作用发生在分子深孔内界面,故吸附速率逐渐降低,吸附时间达到lOOmin后,木质基腐植酸对"Pb的吸附基本上达到平衡。因此可W得出最佳时间为lOOmin。3.9.2.3pH值对平衡吸附量的影响2‘测定不同pH值下木质基腐植酸对Pb的吸附量,结果如图22。n内蒙古农业大学硕±学位论文^335]J_3-30■…325.f畏20-/3I./3-巧/空/當/-/130■/305-■……■—…■-?■300JIII■?【(II3456789pH化’2图22对化吸附量的影1pH值[向*]Fi.22AdsortonssofgpiReuhResinforPbatDiferentHvaluep由图223-7范围内可见,在pH值,木质基腐桂酸对化的吸附量随pH值的升窩"而增大7-9的范围内。在州值,木质基腐植酸对化的吸附量会随pH值的升离而降+低一2。因为木质基腐植酸是种聚电解质,它对化的吸附会受到介质pH值的影响,在+pH值较低的情况下,H与重金属离子发生竞争吸附,因此在强酸性条件下,木质基腐"植酸对化的吸附量很小。然而,随着酸度值的逐渐增大,当州值达到7的时候,ft"的吸附作用会相对减弱,并且Pb的水解作用也会逐渐增强,水解产物的载体又被木一定值并且保持基本不变质基腐植酸所承担,吸附量会逐渐增大到。当pH值超过7W后,木质基腐植酸中的酸性基团会被解离,从而使它溶解,导致吸附量下降。因此,2+一定条件下在,木质基腐植酸对化吸附的最佳浓度为州值为7。3.9.2.4温度对平衡吸附量的影响"测定不同温度下木质基腐植酸对化的吸附量,结果如图23。.3>巧11■'/\…富:/\-晏310\星/\孤8.I306-■304-....■'-■*————————302....——,.1,,,如3040饥说70拖獲fX:图23温度对吸附量的影响’Fi-23Thetnflu饥ceofTemeratu化tortheAdsorgptionCaadti巧ppn32木质基腐植酸在金属废水处理中的应用硏究’°3可-由图2知,在温度为25C45C范围内,木质基腐植酸的吸附量随着吸附温度的升高而逐渐增大‘。当超过45C后吸附量随着温度的增长而减少,故而,当温度为"C即达到吸附平衡一巧。其中个原因是随着温度的升高使吸附量遂渐增大,因此吸附反应为吸热过程一;另个原因是湿度升高可W使木质基腐植酸更易发化溶胀,重金属。离子更易进入木质基腐植酸分子的内部,使吸附量增大同时,温度过高,使木质基‘化2腐植酸内部结构受到破坏而影响吸附,的吸附量下降。因此从而木质基腐植酸对,h‘木质基腐植酸对化的最佳吸附温度为45C。3.10本章小结本章主要测定木质基腐植酸的溶胀性能、静态吸附容量,重点研究了木质基腐植+2+2酸对Ni、Pb的等温吸附,及木质基腐植酸的重复使用性能。另外,本章重点研+2+2究讨论、分析了吸附时间、反应温度、州值及重金届离子溶液初始浓度对Ni、化吸附量的影响。主要得出W下结论:(1)经过对沙柳灌木降解制备的木质基腐植酸,它的溶胀系数与溶剂极性的大小成正比,既随着溶剂极性的升島而增大;在酸碱中的溶胀系数比在水和有机溶剂中的。高。而且在酸性或碱性条件下可W再生、溶胀,不会流失此外,木质基腐植酸具有交联结构。‘2+"2似木质基腐植酸对Ni、化的吸附能力较强,其中木质基腐植酸对化的吸附2+"2+能力比Ni要大的多。吸附能力大小为化〉Ni。2+2+(3)等温吸附研究证明木质基腐植酸对Ni、Pb的吸附可用Langmuir方程近似描述>1单分子层吸附为主。,吸附时[^(4)木质基腐植酸在低于pH值为1的条件下对重金属离子几乎不吸附,因此可W-用稀酸溶液洗緣、再化木质基腐植酸并重复使用。经实验研究表明:H值57范围p在,对吸附最有利。木质基腐植酸多次使用W后吸附能力依然良好,木质基腐植酸经两次一80再生吸附之后的吸附量均能达到第次吸附量的%!^上。巧一2+)在定条件下,木质基腐植酸对Ni的最佳吸附条件为:溶液浓度为’08mo.004l/U吸附平衡时间约为80minH值为7,吸附温度为45C。,p"…(6)在定条件下,木质基腐植酸对Pb的最佳吸附条件为:溶液浓度为温度为’C0.0032mol/L,吸附平衡时间约为80min,pH值为7,吸附45。(7)州值是影响吸附的重要因素,pH值小于4的条件下会抑制吸附,吸附景降低当pH化大于4的弱酸性至中性条件下会有利于吸附,吸齡豊增加。pH值大于7的时'‘2+2+2N?-候i、Pb始出现沉淀57、化,而在州值为范圃内,Ni的去除率较好。因,呵2+-护的废水进行处此,本方法适用于地在日7范围内使用木质基腐植酸对含有Ni、P理。’°2+8C-45C范(在巧,木质基腐梢酸对N)围i、的吸附随着溫度的升高吸附量?一一,随着温度的升高,吸附黃逐渐增火方而,陕速增乂。方面;另温度升窩可W使n^内蒙古农业大学硕±学位论文^木质基腐植酸更易溶胀,重金属离子更易进入木质基腐植酸的内部,从而提高了吸附量。4论文结论本课题利用沙柳灌木为原材料来备木质基腐植酸,并且利用红外光谱仪、电镜扫描重点分巧了木质基腐植酸的化学成分W及官能团的结构分析,并且对制备的木质基腐植酸主要是从溶胀性能、静态吸附容量测定、等温吸附的测定和重复使用性能四个方面对木质基腐植酸吸附性能的进行实验测定,分析了木质基。在动态吸附的条件腐植主要的吸附机理及解析再生抓理,其中W离子交换吸附和络合吸附为主。最后,重点研究并且分所了重金属离子的液初始浓度、木质基腐植酸对金属离子的吸附平^"衡时间、化学反应的pH值W及反应k度等因素对Nr、Pb吸附量的影响。1.W沙柳灌木为原料,采用氧化、催化W及降解反应来制取木质基腐植酸,工艺简单,过滤烘干方便,而且反应时间、温度可W影响木质基腐植酸的转化率。2.通过实验分析证明,木质基腐植酸在使用浓度30%双氧水作为氧化剂和蒸馈水作为介质,然后加入浓度30%氨水作为降解剂进行化学反应来制取木质基腐植酸。最’后可W得出化学反应最佳条件为:反应时间为ISOmin温度为90C。,反应3.经过红外光谱分析木质基植酸,木质基腐植酸除含有苯环外,还含有簇基、経基、离子、齡経基及餓基等。木质基腐植酸的活性基团决定了其具有亲水性、酸性交换性、络合能力及较高的吸附能力。4.经过电镜扫描分析木质基腐植酸表面呈鱼鱗片状或形成类似葡萄串团状无规,对重金属离子还具有则的状态,,疏松多孔从而使木质基腐植酸具有很大的比表面-定的表面吸附作用。,从而増加了木质基腐植酸对重金属离子的吸附量‘2+25.木质基腐植酸材料的表面均匀包裹了Ni、化,鱼鱗片状或形成类似葡萄串""团状无规则结构不再明显,说明吸附Ni、Pb的活性位点主要存在木质基腐植酸材2+"料表面上的凸出尖端部位、Ptr起到了桥梁作用将表面的相邻活性位点相互连接,,Ni2+"、Pb从而使木质基腐植酸材料的表面变得光滑,表明了Ni与吸附剂之间具有较强。的作用力,其吸附过程1^1化学吸附为主6.经过对沙柳灌木降解制备的木质基腐植酸,溶胀系数随着溶剂极性的降低而减,小,碱性溶液中只溶胀不流失、可再尘具有交联结构,在酸性或木质基腐植酸在酸碱中的溶胀系数明显高于在水和有机溶剂的溶胀系数。''2+-27N、Pb,.木质基腐植酸对iiq吸附能力较强其中木质基腐植酸对化的吸附能2+"2+力比Ni要大的多化〉Ni。。吸附能力大小为’2+”Ni8.等温吸附研究证明木质基腐植酸对、Ptr的吸附可用Lan卵uir方程近似。描述,吸附时W单分子层吸附为主9l1l值为的《件T对巫金成离子儿乎不吸附,因此可W.木质基腐植酸在低于pn34本质基腐植酸在金属废水处理中的应用硏究用稀酸溶液洗涂-7范、再生木质基腐植酸并重复使用。经实验研究表明:州值在5围,对吸附最有利。木质基腐植酸多次使用后吸附能力依然良好,木质基腐植酸经两次再生吸附之后的吸附量均能达到第一次吸附量的上。2+0一1.在定条件下:,木质基腐植酸对Ni的最佳吸附条件为溶液浓度为’0.0048mol/L80m,吸附平衡时间约为in7,吸附温度为45C。,州值为"一化11.在定条件下,木质基腐植酸对的最佳吸附条件为:溶液浓度为’0.0032mol/L,吸附平衡时间约为80minH值为7,吸附温度为45C。,p12.如值是影响吸附的重要因素,pH值小于4的条件下会抑制吸附,吸附量降低当pH值大于4的弱酸性至中性条件下会有利于吸附。,吸附量増加pH值大于7的时""2+P-2+候,Ni、b开始出现沉淀,而在州值为57范围内,Ni、Pb的去除率较好。因+"-2此,本方法适用于州在57范围内使用木质基腐植酸对含有Ni、Pb的废水进行处理。‘’2+2*C-C13.在2545范围,木质基腐植酸对Ni、Pb的吸附随着湿度的升高吸附量一方面快速増大。,随着温度的升高,吸附量逐渐增大,因此吸附反应为吸热过程;一方面另,温度升离可W使木质基腐植酸更易溶胀,重金属离子更易进入木质基底植酸的内部,从而提高了吸附量。5展望为了进一步优化木质基腐植酸的制备方法,扩大木质基腐植酸在金属废水处理中的应用范围,今后还应该从W下几方面继续对木质基腐植酸的展开研究:1.改善木质基腐桂酸制备的条件。,W节约能源2.。优化木质基腐植酸的制备工艺,使其应用在工业化生产中3一.对木质基腐植酸吸附机理进行深入探究。,进步提高吸附性能n内蒙古农业大学硕±学位论文^im'^!心》时光如白骑过巧,美好充实的两年农大研究生学习生活转眼间就要结束啦内的不舍难义言表,更舍不得,舍不得的不仅仅是这里美好的学习环境和校园生活的是在这里诗诗教导过我的老师化和朝夕相处的同学们。,我要衷的感谢你们给予我在学习和生活上的帮助-薛振华教授,恩师专业知识渊博,在这里我要特别感谢我的恩师学富五车,;治学态度严谨孜孜不倦;工作作风更是精益求精,令人无不敬佩与敬仰;恩师的详详教导不仅使我学习并掌故了材料工程专业的基础知识与专业枝能"及科学研究的基本方法和理论,更使我树立了人生的价、乂后工作、生活、值观、人生观事业观,对我的学习都有板其重要的指导作用.同时,我研究-的课題木质基腐植酸在金属废水处理中的应用研究,从选题、制定实验方案a及到最忘的论文写作上,恩师都给予认真的指导与大力的支挣.实验的成功与论文的顺利完成都凝聚着恩师的血!祝你家庭美满!与智患,我发自肺腑的感谢我的恩师、事业有成、万事如意、的家欢乐一男老师"*。13及实验室的各位老师同时,我还要对在实验上给予过帮助的郝表示真的感谢,,,万事如患!感谢你们在我最需要帮助的时候给予的帮助更祝你们事业顺利,家庭美满在此次研究工作中,谢化辉、刘瑞锋等研究生同学也给予了我化大的帮助,在此我想你们表示真试的感谢,合家欢乐!,祝你们在>乂后事业有成,万事如患除此之外,,我还要感谢我的父母你化不仅在生活给予我板大的鼓励和支持,更是我不巧取!得进步的板大动力?我在这里想对你化说:爸爸、妈妈,你们辛苦啦最后,感谢各位专家、评委对我论文的审查与指正,祝你们事事如患,家庭美满,笑口常开!n36木质基腐植酸在舍届废水处理中的应用硏究参考文献巧境巧染与防治-1李克斌,刘维屏.重重金属巧子在腐植酸上的吸附巧究机.,1997,17〇):9112李廷斌.基于聚乙矫亚胺的络酸根离子复合型吸附材料的制备义其吸附性能的研究[J].中北大-,200914学,113刘有才,钟宏,刘洪萍.重金属废水处理技术研究现状与发展超势阿.广东化工,2005.(4):36-巧4易菊珍,梁子倩,张黎明.腐植酸納/聚巧締化胺水凝胶吸水性能的研究川.中山大学学报,2007,46236-40();一5初莱,朱书全,李华民等.腐植酸聚巧婦跋表面交联吸水性树胳的合成与性能田.化工学化,2005-,5610):5458(6J-刘淑务.,200420:101104.多巧型整合树脂的合成和性能研究[]商丘师范学院学报,口)—7费秀鲁,陈宇飞.风化煤腐植酸多种改性的机理探讨口].巧植酸,2001,(2):2223--8史俊,,王涛.哇1的研制阴.钻井液与完井液,2007244:1216李谦定化腐植酸納GFN,()9朱-秀林,固梅,倪新元.巧締巧巧缔化腹共聚物和高岭上交联的吸水树脂的合成和性能研究J.[]《油化工"435,1994,23(7):431山东科技大学-10J,杨晓燕.煤基整合.20082229树脂的制备及对重金属巧子吸附性能的研究[],-,2002II邹徐腐植酸保水剂的制备研究町北京交通大学6,114细复合吸附剂的制备及吸附D-12刘,200,1转年.煤基超特性研对].西安建筑科技大学4813,易平责,炼安国等,2003,罗道成.腐植酸树脂对电锭废水中重重金属离子的吸附化材料保护35454-56():—..,2002,2514李光林腐植酸与几种重金属离子的相互作用及影响因素研究[巧西南农业大学38-r-15AbbtbraunGLankesUFrMmelFH.StueturalcharacterizationofauatichumicsubstancesThe,,qneedframultiplemethodapproach阱AquaticSciences,2004,66:-151170s16Wa打Hai化oZhuKunWeiXiane化l.D巧orptionenhancementofdi巧elbyhumicodiumand呂,,g,-surfacta打化nss.umSrounen2iloesoilJJoalofafetandEnvitt200444:555[]y,,()17安富强.新型整合哎附材料的制备及其对重重金属萬子哎附性能的研究[D].中北大学,2006,レ6俊峰理含2‘2+18罗、、环化巧染治理技术与设备道成,刘.腐植酸树脂处PbCuN产废水的研究J.,[]2005-,410:7376()9-巳音...巧,18:161王兰巧巧植酸树脂处理工业度水川境化护93.阳4)41-20挺化,.姚.,439袁林树森.腐植酸净水則处理锭線废水义错的回化上海巧化科学2003114[化21../.石油化工.車淑琴,朱韦全黄占斌等聚巧婚酸納腐植酸型高吸水化树脂巧合成与应用川20044-,333:24248{)-22黄海适吸附巧的合成及对重金属离子的吸附性能研究.2005.20.新型整合D],35[青岛大学.23lioomAG丄eeuwenhRr.lVltammetricanasomtitoncalcmandplnheioJPctaolyisof化ecpeiiurio-heavsfocomnitealJ.oldsandur.1999:1inetalrplexatiobyhumcmaCiiSfaces5.530533y[]()n内蒙古巧业大学硕±学位论文年24LubalI^SirokyD,FetsehD,etal.Theacidobasicandcomplexationpropertiesofhumicacids:studyw401-1ofcomCziidi化metalionsJ.Talata19%472:42l巧ationofechhumcacsn,,()p[]25J-高德川?化工新舉材料、2000,81.国内外高吸水性聚合物巧究开发新动向[]():135工-26王永.001.腐植酸分子结构对钻井用泥浆处理刑性能的影响J河南化,25,227:202[(])-..钻井液与完井液127张林森,炼晓奎,巧彩珍多元共聚褐煤腐植酸(FD1室内评价明J,997,)[]-146):1617(28L1Guanlin,WeiShiqiang.Thecharacteristicsofadsorptionanddesorptionofhumicacidsongt-coerEldEnvironm200312l:47.coogyanen,,pp[J]()29Liua’Gonzalezi民D.Adsorptio/desorptioninasys化mconsistingofhumicadd[J].Journalof-ColloidandInfaceScience!999218l:225232ter,,()一-.上壤学报:530宋燕碱辞络合物稳定性的研究[J],巧8219l560,陈长清.腐植酸,()2006-3:1李成,邹主壮,朱书全.近十年腐植酸泣用研究综述肌腐植酸,,口38)-32王如阳■..214,王涨,寻甸褐煤腐植酸对Nin的吸附性能试验明J腐植酸,2001:11许红波等()[]()33玄.J.巧,1994,陈学民,周,罗永基等腐植驗树脂的研制及用于含铜废水处理的研究[境工程]-12243():46-34.G目17煤中腐植酸产率测定方法19589.-35冯元坤.长效腐植酸尿素通过科技鉴定[叮腐植酸,2000(2):2336PlatonovVV.Studyof化echemicalcompositionofbrown乂oalhumicacidsbyadsorptionliquides-chroma化rahFuelandenrabtracts.197338:581584.gp乂gy,巧)37AdamJFrancMariaJe.traramanecresonancesUxesons化bleandiszekCtalElecontiEPRdi,,pg()umsmosleatndbrowncoa.SectrochmcaActatransientradicalsi打hicacidfrocompt,soi,palpiipartmourrsc-m.200:.Allarandbioleclastoo056379385:oecupecpy,口)38王雨、王爱琴.壳聚糖/蒙脱上纳米复合材料巧制备及对染料的吸附性能[]].高分子材料科学-与工程,2007,2351.():1040739BuuzovaLkrztonABa之arova0.Structureandroertiesofhumicacidobtainedfromt,,pp-s-thrmidiedbrowncoal.Fue998:58158eooxl177(64,,)-40L化useMfK.umiccidsfromcoaf化erhohc.Jose、Jiri打aCetalHaloNotBemiaoalfieldReactive,rs-fon.14711.andunctlolme200,2:1923iapy()-4.,19921张书圣.J820:35,邓妍要腐植酸树脂的合成及吸附性能的研究蔚泽师专学报,(32[]),王雨42.,..木/則立峰.张晚涛郭賊利肆#华王專明质纤维素繁脱上纳米复合村料对Cr。--.2013.S:6878.(VI)义附性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