改性acf吸附废液中六价铬的研究

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1、学校代码：10255学校代码：10255学号：2160393学号：2160393东华大学硕士学位论文改性ACF吸附废液中六价铬的研究THEADSORPTIONOFHEXAVALENTCHROMIUMFROMWASTEWATERBYMODIFIEDACF学科专业：材料工程作者姓名：苏晗指导教师：吴琪琳（研究员)答辩日期：2018年5月21日东华大学****博/硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注张耀鹏教授答辩委员会主席东华大学上海石油化工股份林耀教授级高工答辩委员会委员有限公司陈龙教授答辩委员会

2、委员东华大学孙宾教授答辩委员会委员东华大学王海风副教授答辩委员会委员东华大学俞昊教授答辩委员会委员东华大学张玉梅教授答辩委员会委员东华大学周蓓莹讲师答辩委员会秘书东华大学东华大学摘要改性ACF吸附废液中六价铬的研究摘要水污染给人类带来的威胁日益严峻，其中，废水中重金属六价铬离子排放量大，处理难度高，对人类的危害尤为严重。利用活性炭吸附法处理工业含铬废水，具有操作简单，吸附效率高，投资少，无二次污染等优势。活性碳纤维（ACF）作为新一代活性炭，孔结构以微孔为主，孔径小且分布窄，对重金属离子具有很强的物理吸附作用。

3、但是，活性碳纤维表面活性基团较少，对六价铬离子化学吸附能力不足，其总吸附容量尚有提升空间。因此，可通过对ACF进行表面修饰改性，引进活性基团，进一步扩充对六价铬离子的吸附容量。聚乙烯亚胺（PEI）是一种无毒的无定型化合物，富含大量活性氨基，对水中六价铬离子有非常好的化学吸附效果。基于此，本文制备了PEI@ACF和具有光催化活性的TiO2@PEI@ACF，探究两种吸附剂对六价铬离子的去除效果，最终实现高效去除废水中的六价铬离子。具体研究结果如下：1.采用PEI对ACF进行表面化学修饰，使其表面接枝了氨基，提高其对

4、六价铬的吸附能力。接枝所用的PEI分子的相对分子质量为10000，质量分数为10%时，制备的PEI@ACF对六价铬的吸附效果-1最佳。此时，对于吸附初始浓度为100mgL六价铬溶液，在pH分别为1、2、3、5、7的环境下吸附能力比未改性ACF在同等条件下分别提高了0.4%、15.9%、18.4%、15.6%和21.8%。PEI@ACF对六价铬的吸附性能受到温度和pH的影响较大，升高温度、降低溶液pH值有利于PEI@ACF对六价铬离子的吸附。PEI@ACF对六价铬离子I东华大学摘要的吸附过程符合Langmuir等

5、温吸附模型，属于单层表面吸附，理论-1最大吸附容量为532.1mgg。PEI@ACF经过6次吸附-脱附再生过程，静态吸附依然可保有原吸附容量的80%，显示了PEI@ACF作为吸附材料具有优异的循环利用性，可靠性高。通过建立穿透曲线，表明了PEI@ACF具有较强的连续吸附能力，当水力停留时间为35min时，穿透点为1400mL，吸附终点为2900mL，对于进水浓度为100mg-1L，pH=2的含铬废水，可保证在连续进水24h内去除率达到99.5%以上，出水符合国家排放标准。2.采用水热法制备了TiO2@PEI@A

6、CF，并用于含铬废水的处理，通过光催化-吸附作用，进一步提高对水中六价铬的去除率。TiO2负载量对光催化去除六价铬的效果影响很大，研究得出当TiO2与PEI@ACF的投料质量比为1:1时，去除效果最佳。批次实验发现，光催化去除六价铬离子的影响因素主要有pH、六价铬初始浓度、光照时间等。去除率随pH值的减小，光照时间的延长，六价铬初始浓度降低而提高。TiO2@PEI@ACF静态光催化-吸附六价铬比相同条件下PEI@ACF的吸附的去除率有了显著提高。pH=2时，-1TiO2@PEI@ACF光催化-吸附100mgL六

7、价铬的去除率为99.6%，-1满足国家排放标准。对于10mgL六价铬离子，可实现在相对温和的pH条件下保持95%以上的去除率，出水满足国家排放标准，以此可简化工业净水工艺，节约成本。本文通过接枝PEI于活性碳纤维提高了对水中六价铬离子的吸附能力。在PEI@ACF表面负载TiO2，通过光催化-吸附作用进一步提高了对水中六价铬的去除率。因此，PEI@ACF和TiO2@PEI@ACF可作为潜在的吸附剂用于实际工业含铬废水的处理。关键词：活性碳纤维；聚乙烯亚胺；六价铬；吸附；光催化IIDonghuaUniversity

8、ABSTRACTTHEADSORPTIONOFHEXAVALENTCHROMIUMFROMWASTEWATERBYMODIFIEDACFABSTRACTWaterpollutionhasbecomeaseverethreattohumanbeingsincreasingly.Herein,hexavalentchromiuminwastewateristhemostfatalpollu