石英砂负载壳聚糖及CTAB改性麦秸秆对甲基橙和刚果红的吸附研究

【摘要】：本文在研究国内外大量文献的基础上采用化学和物理处理法制得石英砂负载壳聚糖(CIS)和十六烷基三甲基溴化铵改性麦秸秆(MWS)吸附剂,用红外光谱(IR)、元素分析、X射线粉末衍射光谱(XRD)和X射线荧光光谱(XRF)等方法对石英砂、CIS和改性前后麦秸秆进行了表征和分析。通过分析,认为壳聚糖已负载到石英砂上,CTAB也已进入麦秸秆结构层间。 本实验分别从静态和动态两方面研究了CIS、MWS对甲基橙(MO)和刚果红(CR)的吸附行为。静态实验主要考察了吸附剂用量、溶液pH值、吸附时间、共存离子、溶液初始浓度和温度等因素的影响,并研究了两种吸附剂对MO和CR的竞争吸附、解析再生与再吸附实验。结果表明：pH=4.00时,CIS对MO和CR的吸附效果最好,MWS吸附MO和CR的最佳pH条件分别是3.00和5.00；四种体系的吸附平衡时间分别为720min、180min、520min和480min；温度升高均不利于吸附的进行,293K时CIS-MO、CIS-CR、MWS-MO和MWS-CR的单位吸附量分别是25.4mg-g-1、22.2mg·g-1、48.6mg-g-1和72.2mg·g-1；共存离子Na+和Ca2+的存在对四种体系的吸附量均有不同程度的影响；混合体系中,MO与CR存在竞争吸附,二者可同时被吸附且互相影响；CIS-MO和MWS-MO的最佳解吸再生方法是热水溶液(60℃),CIS-CR和MWS-CR用热碱溶液(0.01 mol·L-1,60℃)解吸再生效果最好；解吸再生与再吸附实验说明CIS和MWS解吸再生速度快,能循环使用,吸附-解吸-再生性能很好,具有良好的应用前景。动态吸附实验中,吸附柱高、吸附剂用量、溶液流速、初始浓度、pH值以及盐度等因素均能影响吸附柱的吸附效果。 热力学分析说明本实验中的吸附反应均能自发进行,且为放热反应,吸附过程中分子的化学结构未发生明显变化；等温吸附模型中,最适于描述CIS-MO和CIS-CR吸附过程的分别是Langmuir非线性模型、Freundlich线性模型模型,Freundlich线性模型和Temkin模型均适于描述MWS-MO和MWS-CR吸附行为；使用准一级动力学、准二级动力学、Elovich和粒子内扩散模型进行了表面动力学分析,Elovich方程能最好地表述了CIS-MO、MWS-MO、MWS-CR的吸附,准二级动力学方程(线性)最适于描述CIS-CR吸附过程；动态吸附模型中的Thomas模型和Yan模型均可用于上述四种体系吸附实验的数据分析。 【关键词】：石英砂/壳聚糖 改性麦秸秆 甲基橙 刚果红 吸附
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X13
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-11
• 第一章 绪论11-28
• 1.1 印染废水的研究现状11-12
• 1.1.1 染料概述11
• 1.1.2 染料废水的特点和危害11-12
• 1.2 印染废水的处理方法12-14
• 1.2.1 物理法12
• 1.2.2 化学法12-13
• 1.2.3 物理化学法13
• 1.2.4 生物法13-14
• 1.3 吸附法概论14-18
• 1.3.1 吸附法的原理和特征14
• 1.3.2 吸附作用的影响因素14-15
• 1.3.3 吸附平衡、吸附速率与吸附容量15-16
• 1.3.4 常用吸附剂介绍16-17
• 1.3.5 吸附剂的解吸再生17
• 1.3.6 吸附操作方式17-18
• 1.4 石英砂、壳聚糖及改性麦秸秆的研究现状18-24
• 1.4.1 石英砂研究现状18-19
• 1.4.2 壳聚糖研究现状19-21
• 1.4.3 石英砂负载壳聚糖研究现状21-22
• 1.4.4 改性麦秸秆研究现状研究中22-24
• 1.5 吸附模型24-25
• 1.5.1 等温吸附模型24
• 1.5.2 动力学模型24
• 1.5.3 动态吸附模型24-25
• 1.6 热力学常数25-26
• 1.7 误差分析26-27
• 1.8 小结27-28
• 第二章 选题依据、实验方法及研究内容28-32
• 2.1 选题依据28
• 2.2 实验仪器与试剂28
• 2.2.1 实验仪器28
• 2.2.2 实验试剂28
• 2.3 吸附剂的制备28-30
• 2.3.1 石英砂负载壳聚糖吸附剂(CIS)的制备28-29
• 2.3.2 改性麦秸秆的制备29-30
• 2.4 研究内容30-31
• 2.4.1 静态吸附实验30
• 2.4.2 动态吸附实验30
• 2.4.3 解吸与再生实验30-31
• 2.5 吸附剂的表征31
• 2.6 测试方法31-32
• 第三章 石英砂负载石英砂对甲基橙和刚果红的吸附研究32-56
• 3.1 石英砂负载壳聚糖(CIS)对甲基橙和刚果红的静态吸附32-36
• 3.1.1 CIS与纯石英砂、壳聚糖对甲基橙和刚果红吸附的比较32
• 3.1.2 石英砂粒径和吸附时间对吸附的影响32-33
• 3.1.3 CIS用量的确定33-34
• 3.1.4 溶液pH值对吸附的影响34
• 3.1.5 温度和平衡浓度对吸附的影响34-35
• 3.1.6 盐度对吸附的影响35-36
• 3.2 CIS对MO和CR的竞争吸附36-37
• 3.2.1 固定MO或CR浓度,改变CR或MO的浓度36
• 3.2.2 染料单一体系和混合体系的吸附比较36-37
• 3.3 石英砂负载壳聚糖(CIS)对MO和CR的动态吸附研究37-40
• 3.3.1 不同柱高对CIS吸附MO和CR的影响37-38
• 3.3.2 不同流速对CIS吸附MO和CR的影响38-39
• 3.3.3 不同初始浓度对CIS吸附MO和CR的影响39
• 3.3.4 pH值对CIS吸附MO和CR的影响39-40
• 3.3.5 盐度对CIS吸附MO和CR的影响40
• 3.4 CIS-MO和CIS-CR的解吸再生实验40-43
• 3.4.1 CIS-MO和CIS-CR的静态解吸再生实验40-42
• 3.4.2 CIS-MO和CIS-CR的动态解吸再生与再吸附实验42-43
• 3.5 CIS对MO和CR的吸附等温线分析43-46
• 3.6 CIS对MO和CR的表面动力学吸附模型研究46-50
• 3.7 CIS对MO和CR的动态吸附模型研究50-54
• 3.7.1 Thomas模型应用50
• 3.7.2 Yan模型应用50-54
• 3.8 CIS-MO和CIS-CR吸附热力学参数54-55
• 3.9 小结55-56
• 第四章 改性麦秸秆(MWS)对甲基橙和刚果红的吸附研究56-77
• 4.1 改性麦秸秆(MWS)对甲基橙和刚果红的静态吸附实验56-58
• 4.1.1 MWS用量的确定56
• 4.1.2 溶液pH值对吸附的影响56-57
• 4.1.3 盐度对吸附的影响57
• 4.1.4 时间和温度对吸附的影响57-58
• 4.1.5 温度和平衡浓度对吸附的影响58
• 4.2 MWS对MO和CR的竞争吸附58-61
• 4.2.1 固定MO或CR浓度,改变CR或MO的浓度58-59
• 4.2.2 染料单一体系和混合体系的吸附比较59-61
• 4.3 MWS对MO和CR的动态吸附研究61-64
• 4.3.1 不同柱高对MWS吸附MO和CR的影响61
• 4.3.2 不同流速对MWS吸附MO和CR的影响61-62
• 4.3.3 不同溶液初始浓度对MWS吸附MO和CR的影响62
• 4.3.4 pH值对MWS吸附MO和CR的影响62-63
• 4.3.5 盐离子对MWS吸附MO和CR的影响63-64
• 4.4 MWS-MO和MWS-CR的解吸再生实验64-66
• 4.4.1 MWS-MO和MWS-CR的静态解吸再生实验64
• 4.4.2 MWS-MO和MWS-CR的动态解吸再生与再吸附实验64-66
• 4.5 MWS吸附MO和CR的等温线分析66-69
• 4.6 MWS对MO和CR的表面动力学吸附模型研究69-72
• 4.7 MWS对MO和CR的动态吸附模型研究72-75
• 4.7.1 Thomas模型应用72-74
• 4.7.2 Yan模型应用74-75
• 4.8 MWS-MO和MWS-CR吸附热力学参数75-76
• 4.9 小结76-77
• 第五章 改性前后吸附剂的表征与分析77-83
• 5.1 红外光谱分析(FT-IR)77-80
• 5.2 X射线粉末衍射分析80-81
• 5.3 元素分析81-82
• 5.4 X射线荧光分析82
• 5.5 小结82-83
• 第六章 结论和建议83-84
• 参考文献84-88
• 附录 硕士研究生期间发表论文88-89
• 致谢89

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