改性活性炭用于脱除废水中重金属铜的研究

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1、圆幽密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文作者姓名：位凯凯．．．．指导教师：董毖握堑窒旦主国型堂院出酉堪邃丝堂堑窒压蓥型!全副婴塞旦主国型堂医出酉堪邃丝堂硒窒压学位类别：王堂亟±学科专业：化堂王艺培养单位：虫国型堂医出酉堪巍丝堂硒究压2013年4月ByKaikaiZhongAThesisSubmittedtoGraduateUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofChemical

2、TechnologyInstituteofCoalChemistry,ChineseAcademyofSciences，April，2013㈣吃㈣竹黜致谢本论文是在黄张根研究员的悉心指导下完成的。黄老师严谨的治学态度，认真谦逊的科研方法，以及对科学孜孜不倦的求知精神使作者收益颇多。在过去近两年的科研生活和学习中，黄老师给予作者莫大的帮助和支持。值此论文完成之际向黄老师致以崇高的敬意和衷心的感谢!同时祝愿黄老师在以后的日子里工作顺利、身体健康、家庭幸福!在实验的进行过程中，作者对韩小金副研究员成为我的第二导师深感荣幸。韩老师在实验的设计操作、文章和论文的写作过程中的遇到的种种问题，给予了悉心

3、的指导和热忱的关怀，在此，作者表示深深的感谢，并祝韩老师工作顺利、身体健康!论文工作中，作者能有幸得到张晓航、张昌鸣、郭世杰、宁为云、侯亚芹和侯启雄等老师和同事的大力帮助，在此一并表示感谢。特别感谢的是张昌鸣老师在实验工作和论文写作、修改过程中所给予的无私帮助。感谢景文、郭倩倩、马国强、晋华东、李凯、李巧燕和刘建东等师兄师姐师弟师妹们的关心和帮助。特别感谢研究生部管理部门梁萍、袁辉、韩丽娜和孔鹏等老师在学习和生活中给予的关怀和帮助!感谢国资处魏树巍老师在作者申请专利过程中给予的指导和帮助!感谢图书馆和档案室等部门的老师的帮助!感谢同窗好友朱义峰、王云伟、王刚、刘园春、崔会娟、焦熙、孔晓、白

4、云星等从认识以来的关心和帮助，并祝愿我们的友谊天长地久。感谢煤化所孙德奎、张园力等老师在红外光谱分析、孔结构参数测定等表征方面给予的帮助。感谢重点实验室、图书馆、分析测试中心、档案室和物资处等部门为作者科研提供的诸多方便。感谢国家科技部自主研究课题(Y1BwLFl391)的资助。本人衷心感谢长期以来为自己求学付出巨大心血的父母，感谢他们多年的培养和教育。感谢兄弟姐妹的大力支持，并真诚祝愿他们工作顺利，身体健康!谨以此文对所有帮助和支持我的老师、亲人和朋友表示衷心地感谢。仲凯凯2013年4月摘要随着水污染和淡水资源不足的问题日益突出，污水的无害化处理空前重要。污水中的主要污染物为有机物和重金

5、属，目前重金属废水的处理方法中，活性炭吸附法以其操作简单、处理高效，应用最为广泛。尽管如此，活性炭吸附法也有着自身的不足，即需要消耗大量的吸附剂活性炭，从而使得污水处理的成本巨大。为此，国内外研究者采用多种方法对活性炭进行改性，其中，研究最多的是对活性炭进行硝酸氧化处理。众多的研究结果已表明硝酸改性可以显著提高活性炭对重金属的吸附性能，然而，硝酸改性过程中会产生NO和N02等有毒气体，造成二次污染。基于以上分析，本工作着力于研究和开发更为有效和环保的活性炭改性方法，研究并考察了各单因素(pH、温度等)对煤基和椰壳活性炭吸附铜离子的影响，柠檬酸钠改性的活性炭对铜离子的动态和静态吸附性能，以及

6、改性活性炭再生后对铜离子的吸附，并初步探讨了吸附机理。通过实验现象和理论分析，本文的主要结论如下：1．研究了pH、温度、时间、吸附剂用量、溶液初始浓度等因素对活性炭吸附Cu2+的影响，研究发现，活性炭对Cu2+的吸附在140min内能达到平衡，且随时间延长吸附量变化不大，解吸附作用不明显；煤基活性炭吸附Cu2+的最佳pH为4，椰壳活性炭吸附Cu2+的最佳pH为5．5；随离子浓度的增大和温度升高，活性炭对Cu2+的吸附容量增加；煤基活性炭和椰壳活性炭用量分别为为139／L和99／L时，吸附效果最佳。2．活性炭吸附Cu2+的动力学过程可用准二级动力学模型、Elovich模型和双常数模型描述，说

7、明此吸附过程为一个非均相扩散的化学吸附过程，且吸附时活性炭表面的能量分布不均匀；活性炭对Cu2+的平衡吸附可用Langmuir、Freundlich和Temkin等温式描述，说明Cu2+在活性炭表面的吸附是单分子吸附，且活性炭对Cu2+的吸附作用很强烈；热力学研究表明煤基活性炭吸附Cu2+的过程是自发、吸热的过程，随着吸附的进行，重金属在活性炭表面排列的无规性增加。3．研究和开发了新型柠檬酸钠．活性炭水处理剂，发现经15