不同温度生物炭对重金属离子cu2+和cr6+(附件)【字数：12884】
摘 要摘 要重金属废水是当前的主要水体污染源之一，对环境和人体都有极大的危害，因此，了解和开发有效的重金属废水处理技术是环保行业一直关注的课题。本文通过制备栗壳生物炭对重金属废水进行吸附研究。考察了栗壳炭制备过程中炭化温度和活化剂的选取，研究了炭化温度、栗壳炭投加量、吸附时间、吸附温度对重金属Cr6+和Cu2+的吸附效果。经条件优化实验确定栗壳炭化时选用活化剂氯化锌质量分数为20%、炭化温度为600℃时吸附效率最佳能够在25℃条件下达到90.58%。由吸附等温线以及吸附量与投加量相关曲线表明，栗壳炭对于Cr6+的吸附是吸热过程，而对于Cu2+的吸附是放热过程。栗壳炭对Cu2+的吸附过程符合Freundlich吸附等温方程，方程式为200℃lgqe=0.835lgCe+0.3622，1/n=0.835，线性相关系数R=0.9985。600℃lgqe=0.6381gCe+0.7637，1/n=0.6381，线性相关系数R=0.9676。600℃栗壳炭比200℃的吸附性能好。对栗壳炭吸附水中的重金属离子的表观动力学过程采用准一级、准二级动力学方程进行拟合，结果表明准二级动力学方程可以较好地拟合吸附过程，200℃栗壳炭吸附Cu2+的方程为t/qt=0.0128t+0.0763，线性相关系数R=0.9984； 600℃栗壳炭吸附Cu2+为t/qt=0.0105t+0.0508线性相关系数R=0.9979；200℃栗壳炭吸附Cr6+方程t/qt=0.0147t+0.134，线性相关系数R=0.9931； 600℃吸附Cr6+的过程为t/qt=0.0103t+0.0573，线性相关系数R=0.9964。关键词栗壳生物炭；重金属离子废水；吸附
目录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2重金属废水的来源以及不利影响 1
1.3重金属废水的几种处理技术 4
1.3.1吸附法 4
1.3.2离子交换法 4
1.3.3膜分离技术 4
1.3.4化学沉淀法 5
1.3.5电化学法 5
1.3.6生物处理法 5
1.4吸附机理与吸附类型 6
1.4.1物理吸附 6
1.4.2化学吸附 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
6
1.4.3交换吸附 7
1.4.4吸附过程的影响因素 7
1.5栗壳制生物炭吸附处理重金属废水 8
1.5.1生物炭吸附重金属的研究进展 8
1.5.2栗壳的结构 8
1.5.3栗壳生物炭在重金属废水处理方面优点 9
1.6实验研究的目的、内容及意义 9
1.6.1研究目的及意义 9
1.6.2研究内容 9
第二章 实验部分 11
2.1废水来源 11
2.2实验药品及仪器 11
2.2.1实验药品 11
2.2.2实验器材 11
2.2.3实验所需主要试剂的配置 12
2.3实验分析与方法 13
2.3.1栗壳活性炭的制备 13
2.3.2栗壳炭对Cu2+溶液的吸附实验 13
2.3.3 Cu2+溶液去除率的测定与计算 14
2.3.4栗壳炭对Cr6+溶液的吸附实验 15
2.3.5 Cr6+溶液去除率的测定与计算 15
2.3.6 Cr6+显色方法 16
第三章 结果与讨论 17
3.1不同炭化温度栗壳炭对Cu2+和Cr6+的吸附对比 17
3.2时间对不同温度栗壳炭吸附Cu2+和Cr6+的影响 18
3.3温度对不同温度栗壳炭吸附Cu2+和Cr6+的影响 19
3.4投加量对不同温度栗壳炭吸附Cu2+和Cr6+的影响 21
3.5吸附等温线的拟合 22
3.5.1 Freundlich吸附等温模型 22
3.5.2 Langmuir吸附等温模型 24
3.6吸附动力学研究 25
结 论 29
参考文献 30
致 谢 32
第一章 绪论
1.1课题研究背景
随着社会的发展与进步，工业在人类社会生产中的比重越发加大，造成的环境污染也越来越严重，其中较为典型的一种就是重金属废水的污染。重金属能够通过各种各样的不同途径进入水体中，其中，化工废水的排放是主要途径，也有一些其它的途径比如矿山开采等直接由水将重金属溶解而带入自然环境中的情况[1]。被重金属污染的水体中的重金属成分很多，如Cr6+、Hg2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd3+等，这里面绝大部分都具有很高的毒性并且无法去除[2]。由于重金属废水的这种特性，使得一旦水体被污染，在很长的一段时间内，水体都无法靠自净作用恢复原有的水质。水体中含有的重金属离子会在食物链作用下累积于生物体中，对生物乃至人类健康造成不利影响。如何解决日益严重的重金属废水污染已成为现今环境保护与治理方面的重要课题之一。
目前，处理水中重金属的方法主要分为三大类：物理法，化学法和生物法。物理法中，吸附最为常用，离子交换法可以选择性去除水中重金属，膜分离法效果显著但成本高。化学方法中，处理难溶于中性或仅溶于酸或碱的重金属采用中和沉淀法。而不易沉淀的离子则可以用硫化物沉淀法予以处理。生物方法中，在被污染水域中以种植改良品种的藻类浮萍吸收水中重金属离子的方法被称为植物净化法，而投放微生物的相应的方法则被称为微生物处理技术。
物理方法中的吸附法是目前使用最多的处理重金属废水的方法之一，它具有效率高，二次污染小等特点而被广泛关注，而该领域现在的热门研究方向就是开发新的兼具经济优势和处理效果的吸附剂，现在被广泛使用来处理被重金属污染的水体的吸附剂主要有活性炭、活性污泥、矿物材料几种。生物炭则是一新型的具有广泛优点的吸附剂，它孔隙度好，比表面积大因此其吸附能力非常优秀，兼之来源广泛[3]，因此它能够很好地替代传统吸附剂对重金属污染废水进行吸附处理。
1.2重金属废水的来源以及不利影响
重金属废水来源广泛，主要途径有选矿厂尾矿排水，矿山坑内排水，废石场淋浸水，有色金属加工厂酸洗水，有色金属冶炼厂除尘排水，电镀厂镀件洗涤水，钢铁厂酸洗排水，以及农药、油漆、染料等诸多工业废水[3]这些废水中有许多危害健康的重金属：汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、铜(Cu)、锌(Zn)、钴(Co)、镍(Ni)等。而上述不同途径所排放的废水中，其中的重金属种类也各不相同，如：电镀厂主要排放含Cd3+、Pb4+、Cr6+的废水，现在电镀厂的电镀工艺一般有三个部分，每一部分都会造成重金属污染：前处理工艺、电镀工艺、后处理工艺。其中漂洗镀件的废水排放量最大，其中重金属含量也相对较高。是电镀厂排放的重金属废水的最主要来源之一。在镀件的漂洗过程中，冲洗镀件的漂洗液会带入大量污染物质；除了镀件的漂洗液，镀件的镀液也是污染源之一[4]。电镀厂排放的工业生产废水具有大量的对环境和人体有害的重金属离子，在加工镀件的过程中，还会用到光亮剂之类的添加物，它们对水体的污染也是相当的严重[5]。如果不对这些废水进行处理就通过管道直接排至天然水体中，将会造成严重地污染，对社会安全和人体健康造成严重的危害。
目录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2重金属废水的来源以及不利影响 1
1.3重金属废水的几种处理技术 4
1.3.1吸附法 4
1.3.2离子交换法 4
1.3.3膜分离技术 4
1.3.4化学沉淀法 5
1.3.5电化学法 5
1.3.6生物处理法 5
1.4吸附机理与吸附类型 6
1.4.1物理吸附 6
1.4.2化学吸附 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
6
1.4.3交换吸附 7
1.4.4吸附过程的影响因素 7
1.5栗壳制生物炭吸附处理重金属废水 8
1.5.1生物炭吸附重金属的研究进展 8
1.5.2栗壳的结构 8
1.5.3栗壳生物炭在重金属废水处理方面优点 9
1.6实验研究的目的、内容及意义 9
1.6.1研究目的及意义 9
1.6.2研究内容 9
第二章 实验部分 11
2.1废水来源 11
2.2实验药品及仪器 11
2.2.1实验药品 11
2.2.2实验器材 11
2.2.3实验所需主要试剂的配置 12
2.3实验分析与方法 13
2.3.1栗壳活性炭的制备 13
2.3.2栗壳炭对Cu2+溶液的吸附实验 13
2.3.3 Cu2+溶液去除率的测定与计算 14
2.3.4栗壳炭对Cr6+溶液的吸附实验 15
2.3.5 Cr6+溶液去除率的测定与计算 15
2.3.6 Cr6+显色方法 16
第三章 结果与讨论 17
3.1不同炭化温度栗壳炭对Cu2+和Cr6+的吸附对比 17
3.2时间对不同温度栗壳炭吸附Cu2+和Cr6+的影响 18
3.3温度对不同温度栗壳炭吸附Cu2+和Cr6+的影响 19
3.4投加量对不同温度栗壳炭吸附Cu2+和Cr6+的影响 21
3.5吸附等温线的拟合 22
3.5.1 Freundlich吸附等温模型 22
3.5.2 Langmuir吸附等温模型 24
3.6吸附动力学研究 25
结 论 29
参考文献 30
致 谢 32
第一章 绪论
1.1课题研究背景
随着社会的发展与进步，工业在人类社会生产中的比重越发加大，造成的环境污染也越来越严重，其中较为典型的一种就是重金属废水的污染。重金属能够通过各种各样的不同途径进入水体中，其中，化工废水的排放是主要途径，也有一些其它的途径比如矿山开采等直接由水将重金属溶解而带入自然环境中的情况[1]。被重金属污染的水体中的重金属成分很多，如Cr6+、Hg2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd3+等，这里面绝大部分都具有很高的毒性并且无法去除[2]。由于重金属废水的这种特性，使得一旦水体被污染，在很长的一段时间内，水体都无法靠自净作用恢复原有的水质。水体中含有的重金属离子会在食物链作用下累积于生物体中，对生物乃至人类健康造成不利影响。如何解决日益严重的重金属废水污染已成为现今环境保护与治理方面的重要课题之一。
目前，处理水中重金属的方法主要分为三大类：物理法，化学法和生物法。物理法中，吸附最为常用，离子交换法可以选择性去除水中重金属，膜分离法效果显著但成本高。化学方法中，处理难溶于中性或仅溶于酸或碱的重金属采用中和沉淀法。而不易沉淀的离子则可以用硫化物沉淀法予以处理。生物方法中，在被污染水域中以种植改良品种的藻类浮萍吸收水中重金属离子的方法被称为植物净化法，而投放微生物的相应的方法则被称为微生物处理技术。
物理方法中的吸附法是目前使用最多的处理重金属废水的方法之一，它具有效率高，二次污染小等特点而被广泛关注，而该领域现在的热门研究方向就是开发新的兼具经济优势和处理效果的吸附剂，现在被广泛使用来处理被重金属污染的水体的吸附剂主要有活性炭、活性污泥、矿物材料几种。生物炭则是一新型的具有广泛优点的吸附剂，它孔隙度好，比表面积大因此其吸附能力非常优秀，兼之来源广泛[3]，因此它能够很好地替代传统吸附剂对重金属污染废水进行吸附处理。
1.2重金属废水的来源以及不利影响
重金属废水来源广泛，主要途径有选矿厂尾矿排水，矿山坑内排水，废石场淋浸水，有色金属加工厂酸洗水，有色金属冶炼厂除尘排水，电镀厂镀件洗涤水，钢铁厂酸洗排水，以及农药、油漆、染料等诸多工业废水[3]这些废水中有许多危害健康的重金属：汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、铜(Cu)、锌(Zn)、钴(Co)、镍(Ni)等。而上述不同途径所排放的废水中，其中的重金属种类也各不相同，如：电镀厂主要排放含Cd3+、Pb4+、Cr6+的废水，现在电镀厂的电镀工艺一般有三个部分，每一部分都会造成重金属污染：前处理工艺、电镀工艺、后处理工艺。其中漂洗镀件的废水排放量最大，其中重金属含量也相对较高。是电镀厂排放的重金属废水的最主要来源之一。在镀件的漂洗过程中，冲洗镀件的漂洗液会带入大量污染物质；除了镀件的漂洗液，镀件的镀液也是污染源之一[4]。电镀厂排放的工业生产废水具有大量的对环境和人体有害的重金属离子，在加工镀件的过程中，还会用到光亮剂之类的添加物，它们对水体的污染也是相当的严重[5]。如果不对这些废水进行处理就通过管道直接排至天然水体中，将会造成严重地污染，对社会安全和人体健康造成严重的危害。
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