花生壳与麦饭石的改性及吸附性能研究.pdf

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1、硕士学位论文花生壳与麦饭石的改性及吸附性能研究STUDYONMODIFICATIONANDADSORPTIONPROPERTIESOFPEANUTSHELLANDMEDICALSTONE刘艳杰哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O61学校代码：10213国际图书分类号：546密级：公开理学硕士学位论文花生壳与麦饭石的改性及吸附性能研究硕士研究生：刘艳杰导师：郝素娥教授申请学位：理学硕士学科：化学所在单位：化工与化学学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O61U.D.C:546Dissertatio

2、nfortheMasteralDegreeofscienceSTUDYONMODIFICATIONANDADSORPTIONPROPERTIESOFPEANUTSHELLANDMEDICALSTONECandidate：LiuYanjieSupervisor：Prof.HaoSueAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：ChemistryAffiliation：SchoolofChemistryandChemicalEngineeringDateofDefence：June,2018Degre

3、e-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要随着金属行业的生产及消费的扩大，含有大量重金属离子的污水排入水体。这些有毒金属化合物的存在不仅会造成严重的环境污染，还会造成全球人类疾病。活性炭作为高效的吸附剂被广泛应用于含重金属污染物的废水处理。然而，由于再生困难，回收率低和成本高，限制了活性炭的进一步应用。从而提出利用农林废弃物花生壳和天然矿物麦饭石的特点，通过对二者进行化学改性及吸附性能研究，以期获得低价、高效、稳定，有望替代活性炭的新型吸附剂。采用NaOH、H

4、NO3、柠檬酸、KMnO4、H2O2和乙醇对花生壳、麦饭石进行不同条件下的化学改性，确定了花生壳的改性工艺条件：改性试剂HNO3，浓度2mol·L-1，温度50℃，时间5h，此时碘吸附值最大为798.73mg·g-1；麦饭石的改性工艺条件：改性试剂柠檬酸，浓度0.6mol·L-1，温度30℃，时间4h，此时Cd2+吸附值最大为14.36mg·g-1。SEM测试分析说明，改性提高了基团与阳离子交换能力，使得孔隙扩大引起吸附能力增强。N2吸附/解吸等温线表明，改性花生壳和改性麦饭石具有了大的比表面积和高的总孔体积，提高了对污染物的吸附容量。热重分析表明，改性

5、吸附材料与未改性前对比，其化学稳定性和热稳定性均有较大提高。XRD测试结果说明改性使得吸附材料的粒径变小，晶面间距增大，比表面积增大，吸附性能增强。由吸附动力学模型拟合分析得出，相比于拟一级动力学和颗粒内扩散方程，拟二级动力学方程能更好地描述Cd2+吸附过程，说明吸附主要以化学吸附为主。吸附热力学模型拟合分析结果表明，改性花生壳吸附Cd2+等温线符合Langmuir等温线模型，说明吸附主要为单分子层吸附。通过五次循环吸附再生实验结果证明了改性花生壳对Cd2+的吸附能力下降较小，说明其可以重复吸附水溶液中的金属离子。通过以上设计和探讨分析，具有高效吸附性能

6、的改性材料被制备得到，其廉价且高吸附性能在吸附水污染领域具有较大的潜在应用价值。关键词：花生壳；麦饭石；化学改性；吸附性能-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractAlongwiththeexpansionofmetal-producingandconsumingindustries,largeamountofsewagecontainingquantitiesofheavymetalionshavebeendischargedintothewaterbodies.Thepresenceofthesetoxicmetalcompoundscau

7、singharmnotonlysevereenvironmentalpollutionbutalsohumanbeingsdiseasesglobally.Activatedcarboniswidelyusedasanexcellentabsorbentformetalpollutantsinwastewatertreatment.However,furtherapplicationoftheactivatedcarbonisrestricted,duetoitsdifficultiesinregeneration,lowrecoveryrate,and

8、highcost.Inthispaper,ourresearchworkaddr