栗壳质吸附剂的制备与应用
摘 要摘 要板栗作为农作物产品在我国多数地区都有种植，价格低廉，来源广泛。而板栗壳，可用来制备经济、高效的吸附剂来处理废水，不仅能使资源得到综合利用，而且达到以废治废的目的。本实验通过采用水杨酸改性板栗壳制得吸附剂，并对水溶液中的Cr(VI)进行吸附。实验过程中主要考察Cr(VI)的初始浓度、板栗壳的投加量、吸附时间、不同pH吸附条件，以及温度等因素的对吸附效果的影响。以及在何种条件下制备的板栗壳吸附剂能达到最佳的吸附效果。最终实验显示：经过水杨酸改性的板栗壳吸附剂对Cr(VI)水溶液的吸附效果与原板栗壳有显著提高。并且在板栗壳投加量为7g/L、改性剂水杨酸浓度为0.06mol/L、改性时间为20min、吸附时间为30min、pH值2~6时吸附效果最好，能接近100%。关键词：板栗壳；吸附；水杨酸；Cr(VI) 目 录
第一章 绪 论 1
1.1 概述 1
1.2 含铬废水概述 1
1.2.1含铬废水的来源及危害 2
1.3 含铬废水的处理方法 2
1.3.1 沉淀法 2
1.3.2 物理化学法 3
1.3.3 电解法 3
1.4 农林废弃物的产生及应用现状 3
1.4.1 农林废弃物的产生及造成的污染 3
1.4.2 农林废弃物的资源化利用现状 3
1.4.3 农林废弃物吸附重金属的发展历程 4
1.5 板栗壳的概述 5
1.5.1 板栗壳的特性 6
1.5.2 改性板栗壳的方法 6
1.6 课题研究的意义 7
1.6.1 课题研究的立题背景 7
1.6.2 课题研究内容及目标 7
第二章 实验部分 9
2.1 实验仪器与药品试剂 9
2.1.1 实验仪器 9
2.1.2 实验药品 9
2.2 实验原料 10
2.2.1 板栗壳的预处理 10
2.2.2 研究方法 10
2.3 分析方法 10
2.3.1 确定含铬废水最大吸光波长 10
> 第二章 实验部分 9
2.1 实验仪器与药品试剂 9
2.1.1 实验仪器 9
2.1.2 实验药品 9
2.2 实验原料 10
2.2.1 板栗壳的预处理 10
2.2.2 研究方法 10
2.3 分析方法 10
2.3.1 确定含铬废水最大吸光波长 10
2.3.2 去除率的计算 10
第三章 结果与讨论 11
3.1 标准曲线的绘制 11
3.2 不同板栗壳吸附剂吸附性能的对比 11
3.3正交实验确定改性板栗壳吸附剂制备影响因素大小 12
3.4 改性板栗壳吸附剂制备影响因素 13
3.4.1 水杨酸浓度的确定 13
3.4.2 改性时间的确定 14
3.4.3 改性板栗壳固液比对吸附水中Cr(VI)的影响 15
3.5 改性板栗壳吸附剂吸附影响因素 16
3.5.1改性板栗壳投加量对吸附水中Cr(VI)的影响 16
3.5.2 Cr(VI)溶液pH对改性板栗壳吸附水中Cr(VI)的影响 17
3.5.3吸附时间对Cr(VI)去除率的影响 18
3.5.4废液初始浓度对Cr(VI)去除率的影响 19
3.6 板栗壳吸附剂的重复利用 19
3.7 吸附等温线的测定 20
3.8 吸附等温方程的拟合 21
3.8.1 Langmuir 吸附等温式 21
3.8.2 Freundlich吸附等温式 22
结 论 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪 论
1.1 概述
随着社会的发展，工业化的步伐越来越快。环境污染的加剧，以及水污染更受人们关心。而目前治理水污染问题的主要方法有沉淀、氧化、过滤、催化降解、吸附等。目前，应用于水污染治理的方法主要有化学沉淀、混凝、电解、氧化、离子交换、超滤、过滤、反渗透、光催化降解、生物系统和吸附。吸附作为污水净化常用的前处理和后处理方式，在水处理体系中占有举足轻重的地位。由于传统吸附剂价格昂贵，对于处理要求较高。如何制取廉价高效的吸附剂成为环境工作者探讨方向的一个热点。其中吸附常被用于污水净化。而传统吸附剂对于吸附的要求过于严格且制备价格较高。所以怎样制备经济而且高校的吸附剂成为现如今多方工作研究的方向。
我国是一个农业生产大国，农、林产品种类繁多，数量巨大。生产加工过程中不可避免会产生大量副产品废弃物。由于该类废物来源丰富、价格低廉，且具有环境友好等特点，因此，农林废弃物作为制取廉价高效的吸附剂的原材料具有天然的优势。其优势可以分为以下两方面：一方面，从结构上看，大多农林废弃物的表面较为粗糙，且孔隙程度比较高，从而能够对一些污染物进行物理吸附。而另一方面，从物质的组成上来看，农林废弃物包含大量的木质素、纤维素和半纤维素等活性物质，这些物质上由于含有羟基、羧基、氨基等活性基团，可以对污染物进行化学吸附。同时，也可以通过利用化学试剂对这些活性活性基团进行改性或者使新型官能团的数量增加,从而使其对污染物的吸附能力增强。板栗壳作为农林副产品在我国十分常见，而板栗壳这类农林废弃物含有H+、Ca2+、Mg2+等离子较为容易发生离子交换继而将污染物离子从废水中置换出来。通过化学试剂将这类农林废弃物改性能增强其含有的羟基、羧基、氨基等活性基团的活性。从而加强其对废水中的各类污染物离子的吸附。从以往实验也能表明，如单博华[1]在改性板栗壳吸附剂的制备与应用一文中。研究得出改性前后板栗壳吸附剂对于溶液中Cr(VI)的去除率有明显差别。而在鲁秀国等人[2]研究中也表明核桃壳通过改性后其吸附性有大大的增强。类似研究多不胜数。都表明农林废弃物通过化学试剂改性后的吸附效果都有较大的增加。这也为本实验提供大量的理论依据。
1.2 含铬废水概述
1.2.1含铬废水的来源及危害
（一）含铬废水的来源
重金属废水是指采矿和冶金，机械制造，化工，电子，在重金属废水的流量仪表等工业生产过程[3]。其中就包括含铬废水。废水中的重金属很难破坏，只能使其转移或转变起存在形态。而达到去除目的。铬，银白色金属。其主要存在形式有金属铬、三价铬、六价铬。随着工业化进程逐步加深，使得水体受重金属污染，而其中含铬废水对人体危害更为巨大[4]。
（二）含铬废水的危害
六价铬作为一种毒素存在于含铬废水中[5]，对于人体主要是一种慢性毒害。其通常经过消化道、呼吸道皮肤和粘膜进入人体，在肝、肾和内分泌腺中逐渐累积。而由呼吸道吸入的则易留存在人体肺部。六价铬具有很强的氧化作用，所以其损害往往会慢慢开始直到让人绝望。由呼吸道进入人体后，开始毒害呼吸道，并引发鼻炎、咽炎和喉炎、支气管炎[6]。
1.3 含铬废水的处理方法
含铬废水被当今社会所公认为最为严重的水体污染之一，因为Cr（VI）毒性大，这些年来，用各种材料吸附废水中的Cr（VI）的相关报道也随之增多。农林废弃物比如板栗壳、核桃壳、椰子壳等。将其改性后可用于吸附废水中的Cr（
第一章 绪 论 1
1.1 概述 1
1.2 含铬废水概述 1
1.2.1含铬废水的来源及危害 2
1.3 含铬废水的处理方法 2
1.3.1 沉淀法 2
1.3.2 物理化学法 3
1.3.3 电解法 3
1.4 农林废弃物的产生及应用现状 3
1.4.1 农林废弃物的产生及造成的污染 3
1.4.2 农林废弃物的资源化利用现状 3
1.4.3 农林废弃物吸附重金属的发展历程 4
1.5 板栗壳的概述 5
1.5.1 板栗壳的特性 6
1.5.2 改性板栗壳的方法 6
1.6 课题研究的意义 7
1.6.1 课题研究的立题背景 7
1.6.2 课题研究内容及目标 7
第二章 实验部分 9
2.1 实验仪器与药品试剂 9
2.1.1 实验仪器 9
2.1.2 实验药品 9
2.2 实验原料 10
2.2.1 板栗壳的预处理 10
2.2.2 研究方法 10
2.3 分析方法 10
2.3.1 确定含铬废水最大吸光波长 10
> 第二章 实验部分 9
2.1 实验仪器与药品试剂 9
2.1.1 实验仪器 9
2.1.2 实验药品 9
2.2 实验原料 10
2.2.1 板栗壳的预处理 10
2.2.2 研究方法 10
2.3 分析方法 10
2.3.1 确定含铬废水最大吸光波长 10
2.3.2 去除率的计算 10
第三章 结果与讨论 11
3.1 标准曲线的绘制 11
3.2 不同板栗壳吸附剂吸附性能的对比 11
3.3正交实验确定改性板栗壳吸附剂制备影响因素大小 12
3.4 改性板栗壳吸附剂制备影响因素 13
3.4.1 水杨酸浓度的确定 13
3.4.2 改性时间的确定 14
3.4.3 改性板栗壳固液比对吸附水中Cr(VI)的影响 15
3.5 改性板栗壳吸附剂吸附影响因素 16
3.5.1改性板栗壳投加量对吸附水中Cr(VI)的影响 16
3.5.2 Cr(VI)溶液pH对改性板栗壳吸附水中Cr(VI)的影响 17
3.5.3吸附时间对Cr(VI)去除率的影响 18
3.5.4废液初始浓度对Cr(VI)去除率的影响 19
3.6 板栗壳吸附剂的重复利用 19
3.7 吸附等温线的测定 20
3.8 吸附等温方程的拟合 21
3.8.1 Langmuir 吸附等温式 21
3.8.2 Freundlich吸附等温式 22
结 论 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪 论
1.1 概述
随着社会的发展，工业化的步伐越来越快。环境污染的加剧，以及水污染更受人们关心。而目前治理水污染问题的主要方法有沉淀、氧化、过滤、催化降解、吸附等。目前，应用于水污染治理的方法主要有化学沉淀、混凝、电解、氧化、离子交换、超滤、过滤、反渗透、光催化降解、生物系统和吸附。吸附作为污水净化常用的前处理和后处理方式，在水处理体系中占有举足轻重的地位。由于传统吸附剂价格昂贵，对于处理要求较高。如何制取廉价高效的吸附剂成为环境工作者探讨方向的一个热点。其中吸附常被用于污水净化。而传统吸附剂对于吸附的要求过于严格且制备价格较高。所以怎样制备经济而且高校的吸附剂成为现如今多方工作研究的方向。
我国是一个农业生产大国，农、林产品种类繁多，数量巨大。生产加工过程中不可避免会产生大量副产品废弃物。由于该类废物来源丰富、价格低廉，且具有环境友好等特点，因此，农林废弃物作为制取廉价高效的吸附剂的原材料具有天然的优势。其优势可以分为以下两方面：一方面，从结构上看，大多农林废弃物的表面较为粗糙，且孔隙程度比较高，从而能够对一些污染物进行物理吸附。而另一方面，从物质的组成上来看，农林废弃物包含大量的木质素、纤维素和半纤维素等活性物质，这些物质上由于含有羟基、羧基、氨基等活性基团，可以对污染物进行化学吸附。同时，也可以通过利用化学试剂对这些活性活性基团进行改性或者使新型官能团的数量增加,从而使其对污染物的吸附能力增强。板栗壳作为农林副产品在我国十分常见，而板栗壳这类农林废弃物含有H+、Ca2+、Mg2+等离子较为容易发生离子交换继而将污染物离子从废水中置换出来。通过化学试剂将这类农林废弃物改性能增强其含有的羟基、羧基、氨基等活性基团的活性。从而加强其对废水中的各类污染物离子的吸附。从以往实验也能表明，如单博华[1]在改性板栗壳吸附剂的制备与应用一文中。研究得出改性前后板栗壳吸附剂对于溶液中Cr(VI)的去除率有明显差别。而在鲁秀国等人[2]研究中也表明核桃壳通过改性后其吸附性有大大的增强。类似研究多不胜数。都表明农林废弃物通过化学试剂改性后的吸附效果都有较大的增加。这也为本实验提供大量的理论依据。
1.2 含铬废水概述
1.2.1含铬废水的来源及危害
（一）含铬废水的来源
重金属废水是指采矿和冶金，机械制造，化工，电子，在重金属废水的流量仪表等工业生产过程[3]。其中就包括含铬废水。废水中的重金属很难破坏，只能使其转移或转变起存在形态。而达到去除目的。铬，银白色金属。其主要存在形式有金属铬、三价铬、六价铬。随着工业化进程逐步加深，使得水体受重金属污染，而其中含铬废水对人体危害更为巨大[4]。
（二）含铬废水的危害
六价铬作为一种毒素存在于含铬废水中[5]，对于人体主要是一种慢性毒害。其通常经过消化道、呼吸道皮肤和粘膜进入人体，在肝、肾和内分泌腺中逐渐累积。而由呼吸道吸入的则易留存在人体肺部。六价铬具有很强的氧化作用，所以其损害往往会慢慢开始直到让人绝望。由呼吸道进入人体后，开始毒害呼吸道，并引发鼻炎、咽炎和喉炎、支气管炎[6]。
1.3 含铬废水的处理方法
含铬废水被当今社会所公认为最为严重的水体污染之一，因为Cr（VI）毒性大，这些年来，用各种材料吸附废水中的Cr（VI）的相关报道也随之增多。农林废弃物比如板栗壳、核桃壳、椰子壳等。将其改性后可用于吸附废水中的Cr（
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