改性活性炭对水中重金属离子的吸附研究

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1、苏州科技学院硕士学位论文（全日制专业学位）改性活性炭对水中重金属离子的吸附研究学生姓名：王雨指导教师姓名：郭永福专业领域：建筑与土木工程研究方向：市政工程苏州科技学院环境科学与工程学院二○一四年十二月IMasterDissertationofSuzhouUniversityofScienceandTechnologyExperimentalstudyonheavymentalsinwaterwithmodifiedactivatedcarbonsMasterCandidate:WangYuSupervisor:GuoYong

2、fuMajor:ArchitecturalandCivilEngineeringResearchArea:MunicipalEngineeringSuzhouUniversityofScienceandTechnologySchoolofEnvironmentalScienceandEngineeringDecember,2014II摘要重金属离子对水体的污染极大，为了提高活性炭对水中重金属离子的吸附能力，论文采用硝酸锰溶液对活性炭进行改性，以提高其对重金属离子的吸附效果。论文采用硝酸锰对桃壳活性炭和椰壳活性炭改性，制得的改

3、性活性炭分别为ACMn（硝酸锰改性桃壳活性炭）和ACM（硝酸锰改性椰壳活性炭）。分别用重铬酸钾溶液和氯化镍溶液模拟废水，考察了硝酸锰改性剂浓度、pH值、反应时间、活性炭的投加量和溶液初始浓度对活性炭吸附重金属离子性能的影响，并研究了改性活性炭吸附水中六价铬和镍离子的动力学规律和等温吸附特征。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析桃壳活性炭经改性后的活性炭表面官能团变化，通过比表面测定仪（BET）研究桃壳活性炭改性前后的比表面和孔隙结构的变化，采用扫描电子显微镜（SEM）分析改性前后桃壳活性炭的表观性能，通过X衍射仪（XRD）

4、分析桃壳活性炭经改性后晶体学性质的变化。主要得到以下结论：6+①考察了不同硝酸锰改性剂改性桃壳活性炭对Cr的吸附效果影响，发现用0.03mol/L的硝酸锰改性效果最好。改性椰壳活性炭的吸附性能好于改性桃壳活性炭；6+2+对Cr的吸附效果要好于对Ni的吸附。②改性后的桃壳活性炭表面会产生大量新的羟基和羧基，其比表面、孔容及表面的活性吸附位数量都明显增加；改性桃壳活性炭表面负载了细小的二氧化锰晶粒，重量增加了2.07%；桃壳活性炭是无定型结构，只存在较为明显的SiO2衍射峰和CaCO3衍射峰，且桃壳活性炭改性前后的晶型变化不大。

5、6+2+6+③溶液的pH值对活性炭吸附Cr、Ni有很大影响。对于Cr，活性炭的吸附2+量随着pH值的升高而减小。对于Ni，活性炭的吸附量随pH值的升高而升高。改性椰壳活性炭对重金属离子的吸附速率较快，主要吸附过程是在40min之内进行，之后的吸附速率逐渐减慢。6+2+④通过动力学试验，研究改性活性炭对Cr、Ni的吸附规律，得到其吸附动力学曲线。分别用准一级、准二级和颗粒内扩散动力学模型对其进行线性拟合，发现准二级吸附模型和颗粒内扩散模型均能较好的描述活性炭的吸附动力学过程。通过吸附平衡试验得到吸附等温线，并用Langumir

6、和Freundlich等温吸附模型对其进行线性拟合，结果表明Langumir和Freundlich等温吸附模型均能较好的拟合等温吸附数6+2+据，活性炭对Cr、Ni的吸附都属于有利吸附。Langumir模型的拟合度较Freundlich更高，与试验结果更为接近。关键词：活性炭；硝酸锰；改性；重金属；吸附IIIAbstractHeavymetalionshavegreatcontributiontothepollutionofwater．Inordertoimprovetheadsorptioncapabilityofheav

7、ymetalionswithactivatedcarbon,theactivatedcarbonismodifiedwithrelevantmodifier.Inthepaper,modifiedactivatedcarbonmadeofpeachstoneandcoconutshellwereobtainedaftermodifiedwithmanganesenitrate.Themodifiedactivatedcarbons(ACMnandACM)wereusedtoadsorbCr(VI)andNi(II)froma

8、queoussolutioninordertotesttheiradsorptionperformances.Theeffectsofdifferentconcentrationsofmodifier,solutionpH,dosages,adsorptiontime,initialcon