三乙醇胺改性凹土对水体中pb2+的吸附性能研究(附件)
吸附法具有操作简便、处理效果好、成本低、可重复利用等优点，在水处理中一直是研究的重点。本实验将三乙醇胺负载在凹土上制备了新型改性凹土，并采用红外光谱、扫描电镜、紫外光谱等对其性能及形态结构进行表征。表征结果表明，三乙醇胺吸附在凹土的表面，形成复合吸附剂。考察了三乙醇胺改性凹土对水体中Pb2+吸附性能，通过单因素影响吸附实验，确定了三乙醇胺改性凹土吸附水中Pb2+的适宜反应条件。实验结果表明吸附效率随着投加量、pH、温度以及吸附时间的增大而增大，而且在投加量大于0.04 g、温度在55℃~65℃、时间在20 min~25 min时吸附效果较佳，吸附率可达到99.29%，pH对吸附效果影响不大。关键词 三乙醇胺，凹凸棒土，铅离子，吸附
目 录
1 引言 1
1.1 水体中重金属污染及其危害 1
1.2 处理重金属离子的常用方法 2
1.3 凹土的改性方法 3
1.4 课题研究内容、技术路线及意义 5
2 实验部分 6
2.1 实验仪器与药品 6
2.2 三乙醇胺改性凹土的制备 7
2.3 三乙醇胺改性凹土的表征 8
2.4 三乙醇胺改性凹土对Pb2+吸附性能研究 9
3 结果与讨论 10
3.1 三乙醇胺改性凹土表征 10
3.2 三乙醇胺改性凹土吸附性能研究 12
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
1 引言
1.1 水体中重金属污染及其危害
随着工业的发展和进步，人们获得了巨大的物质财富。由于废气废水，尤其是重金属的排放对人们造成了严重的危害。水体中主要的重金属污染物有Cd，Cr，Hg，Ni，Pb等[1]。传统的治理含重金属废液的方法较多，但都存在着诸如过程中较复杂或者成本和能耗高等缺点，所以如何有效并经济的处理好含重金属废水具有重要的实际意义[2]。
1.1.1 重金属污染物来源
重金属污染物主要来源于采矿、冶炼、化工、电镀、电子、制革、石油、金属加工、机械制造、电解、农药、医药、油漆、染料等行业废水的不合理 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
排放，以及大量的民用污水，重金属污染物事故性排放，大量化肥、农药的施用，使得各种重金属污染物进入水体[3]。
1.1.2 重金属污染的特征
（1）重金属元素在自然界分布：重金属普遍存在于大气水体土壤岩石和生物体内，并不断地在自然环境中进行迁移循环，其含量虽然均低于0.1%[4]，但在局部地区的危害却是相当明显。
（2）重金属过渡性元素：从化学性质上看，重金属大多属于周期表中的过渡性元素，它们的许多基本化学特性都是由这类元素的电子层结构决定的，使金属在水环境中的行为具有价态变化较多，配位络合能力强，表现出对生物的毒性效应明显。
（3）重金属在水环境中的迁移转化可分为物理化学迁移，生物迁移和机械迁移三种基本类型。物理化学迁移指重金属以简单离子，络离子或可溶性分子在水环境中的存在形式，富集状况和谐在危害程度。生物迁移指重金属通过生物体的新陈代谢，生长，死亡等过程所实现的迁移。机械迁移是指重金属离子以溶解态或颗粒态的形式被水流机械搬运[5]。
（4）重金属的毒性效应：生物能吸收重金属，并且与生物体内的蛋白质和酶等相互作用而致突变。
1.1.3 水体中铅离子的危害
人体吸收铅离子在体内积累最后排出之间维持着动态平衡，进入和排出时不产生危害；进入大于排出时，可在体内积蓄，主要蓄积在肝、肾、脾、肺、脑中，达到一定程度后导致生理功能的改变而危害。对神经系统主要是使大脑皮质的兴奋和抑制过程发生紊乱，表现为神经衰弱症候群、中毒性多发性神经炎及中毒性脑病。对肾脏的危害主要表现为间质性肾炎及肾委缩[6]。?
铅中毒主要症状是食欲不振、口有金属味、失眠、头痛、头昏、肌肉关节酸痛、腹痛、便秘、嗳气等等。?
1.2 处理重金属离子的常用方法
1.2.1 化学沉淀法
化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属离子转变为不溶于水的重金属化合物的方法，包括中和沉淀法和硫化物沉淀法等。张亚男[7]以石灰作絮凝沉淀剂去除水体中As、Cr、Pb、Cd、Zn、Cu、Hg，去除率分别达到95%、99%、98%、98%、97%、99.8%、30%。
1.2.2 氧化还原处理
化学还原法是最早应用的治理电镀废水技术之一，在我国有着广泛的应用，其治理原理简单、操纵易于把握、能承受大水量和高浓度废水冲击。根据还原剂的投加的不同，可分为FeSO4法、NaHSO3法、铁屑法、SO2法等。田志国[8]使用镁合金还原剂去除Cu2+和Fe3+，去除率都在80%以上。
应用化学还原法处理含Cr废水，碱化时一般用石灰，但废渣多；用NaOH或Na2CO3，则污泥少，但药剂用度高，处理本钱大，这是化学还原法的缺点。
1.2.3 溶剂萃取分离
溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液与液接触，可连续操纵，分离效果较好。使用这种方法时，要选择有较高选择性的萃取剂，重金属一般以阳离子或阴离子形式存在于重金属中，与萃取剂发生络合反应，从水相被萃取到有机相，然后在碱性条件下被反萃取到水相，使溶剂再生以循环利用[9]。但是在萃取过程中溶剂的流失和再生能源消耗大，使这种方法存在一定局限性，应用受到很大的限制。
1.2.4 吸附法
吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方法。利用吸附法处理废水的吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖树脂等。活性炭制备简单，广泛应用于废水治理，但活性炭再生效率低，处理水质很难达到回用要求，一般用于电镀废水的预处理[10]。有相关研究表明，壳聚糖及其衍生物对重金属离子有良好的吸附性能，壳聚糖树脂交联后，可重复使用10次，吸附容量没有明显降低。改性的海泡石对于重金属废水中的Pb2+、Hg2+、Cd2+有很好的吸附能力，处理后废水中重金属含量明显低于污水综合排放标准[11]。
目 录
1 引言 1
1.1 水体中重金属污染及其危害 1
1.2 处理重金属离子的常用方法 2
1.3 凹土的改性方法 3
1.4 课题研究内容、技术路线及意义 5
2 实验部分 6
2.1 实验仪器与药品 6
2.2 三乙醇胺改性凹土的制备 7
2.3 三乙醇胺改性凹土的表征 8
2.4 三乙醇胺改性凹土对Pb2+吸附性能研究 9
3 结果与讨论 10
3.1 三乙醇胺改性凹土表征 10
3.2 三乙醇胺改性凹土吸附性能研究 12
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
1 引言
1.1 水体中重金属污染及其危害
随着工业的发展和进步，人们获得了巨大的物质财富。由于废气废水，尤其是重金属的排放对人们造成了严重的危害。水体中主要的重金属污染物有Cd，Cr，Hg，Ni，Pb等[1]。传统的治理含重金属废液的方法较多，但都存在着诸如过程中较复杂或者成本和能耗高等缺点，所以如何有效并经济的处理好含重金属废水具有重要的实际意义[2]。
1.1.1 重金属污染物来源
重金属污染物主要来源于采矿、冶炼、化工、电镀、电子、制革、石油、金属加工、机械制造、电解、农药、医药、油漆、染料等行业废水的不合理 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
排放，以及大量的民用污水，重金属污染物事故性排放，大量化肥、农药的施用，使得各种重金属污染物进入水体[3]。
1.1.2 重金属污染的特征
（1）重金属元素在自然界分布：重金属普遍存在于大气水体土壤岩石和生物体内，并不断地在自然环境中进行迁移循环，其含量虽然均低于0.1%[4]，但在局部地区的危害却是相当明显。
（2）重金属过渡性元素：从化学性质上看，重金属大多属于周期表中的过渡性元素，它们的许多基本化学特性都是由这类元素的电子层结构决定的，使金属在水环境中的行为具有价态变化较多，配位络合能力强，表现出对生物的毒性效应明显。
（3）重金属在水环境中的迁移转化可分为物理化学迁移，生物迁移和机械迁移三种基本类型。物理化学迁移指重金属以简单离子，络离子或可溶性分子在水环境中的存在形式，富集状况和谐在危害程度。生物迁移指重金属通过生物体的新陈代谢，生长，死亡等过程所实现的迁移。机械迁移是指重金属离子以溶解态或颗粒态的形式被水流机械搬运[5]。
（4）重金属的毒性效应：生物能吸收重金属，并且与生物体内的蛋白质和酶等相互作用而致突变。
1.1.3 水体中铅离子的危害
人体吸收铅离子在体内积累最后排出之间维持着动态平衡，进入和排出时不产生危害；进入大于排出时，可在体内积蓄，主要蓄积在肝、肾、脾、肺、脑中，达到一定程度后导致生理功能的改变而危害。对神经系统主要是使大脑皮质的兴奋和抑制过程发生紊乱，表现为神经衰弱症候群、中毒性多发性神经炎及中毒性脑病。对肾脏的危害主要表现为间质性肾炎及肾委缩[6]。?
铅中毒主要症状是食欲不振、口有金属味、失眠、头痛、头昏、肌肉关节酸痛、腹痛、便秘、嗳气等等。?
1.2 处理重金属离子的常用方法
1.2.1 化学沉淀法
化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属离子转变为不溶于水的重金属化合物的方法，包括中和沉淀法和硫化物沉淀法等。张亚男[7]以石灰作絮凝沉淀剂去除水体中As、Cr、Pb、Cd、Zn、Cu、Hg，去除率分别达到95%、99%、98%、98%、97%、99.8%、30%。
1.2.2 氧化还原处理
化学还原法是最早应用的治理电镀废水技术之一，在我国有着广泛的应用，其治理原理简单、操纵易于把握、能承受大水量和高浓度废水冲击。根据还原剂的投加的不同，可分为FeSO4法、NaHSO3法、铁屑法、SO2法等。田志国[8]使用镁合金还原剂去除Cu2+和Fe3+，去除率都在80%以上。
应用化学还原法处理含Cr废水，碱化时一般用石灰，但废渣多；用NaOH或Na2CO3，则污泥少，但药剂用度高，处理本钱大，这是化学还原法的缺点。
1.2.3 溶剂萃取分离
溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液与液接触，可连续操纵，分离效果较好。使用这种方法时，要选择有较高选择性的萃取剂，重金属一般以阳离子或阴离子形式存在于重金属中，与萃取剂发生络合反应，从水相被萃取到有机相，然后在碱性条件下被反萃取到水相，使溶剂再生以循环利用[9]。但是在萃取过程中溶剂的流失和再生能源消耗大，使这种方法存在一定局限性，应用受到很大的限制。
1.2.4 吸附法
吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方法。利用吸附法处理废水的吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖树脂等。活性炭制备简单，广泛应用于废水治理，但活性炭再生效率低，处理水质很难达到回用要求，一般用于电镀废水的预处理[10]。有相关研究表明，壳聚糖及其衍生物对重金属离子有良好的吸附性能，壳聚糖树脂交联后，可重复使用10次，吸附容量没有明显降低。改性的海泡石对于重金属废水中的Pb2+、Hg2+、Cd2+有很好的吸附能力，处理后废水中重金属含量明显低于污水综合排放标准[11]。
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