生物质活性炭的制备与应用(附件)【字数：13730】
摘 要本实验采用活化剂氯化锌活化并高温碳化的方法制备栗壳吸附质。该实验从三个方面考察了制备的影响因素，分别是炭化温度、活化剂的质量分数、碳化恒温时间三个因素。正交实验结果表明，用氯化锌作为活化剂时；在氯化锌质量分数为20%、炭化温度为600℃、炭化90min的条件下，投加量为0.8mg/L的制备吸附剂对铜离子的吸附率可达到91.7%。在此条件下制得的栗子壳活性炭的BET比表面积达到了443.87m2/g。摘 要本实验采用活化剂氯化锌活化并高温碳化的方法制备栗壳吸附质。该实验从三个方面考察了制备的影响因素，分别是炭化温度、活化剂的质量分数、碳化恒温时间三个因素。正交实验结果表明，用氯化锌作为活化剂时；在氯化锌质量分数为20%、炭化温度为600℃、炭化90min的条件下，投加量为0.8mg/L的制备吸附剂对铜离子的吸附率可达到91.7%。在此条件下制得的栗子壳活性炭的BET比表面积达到了443.87m2/g。实验同时考察了制备的吸附剂对重金属铜离子溶液的吸附过程的影响因素。实验显示，温度在30℃，pH为6，吸附时间为60min，铜离子溶液的初始浓度为20mg/L的条件下，投加量为1g/L栗壳吸附剂对的铜离子溶液的吸附率达88.8%。实验还表明，栗壳活性炭对水中重金属铜离子的吸附符合二级吸附动力学模型，动力学方程为 ，相关系数R2=0.9725；同时吸附过程符合朗缪尔等温吸附模型，当溶液的温度为30℃时，Langmuir吸附等温线为，相关系数R2=0.9862。关键词栗壳；活化；炭化；吸附；重金属
目 录
第一章 绪论 1
1.1重金属废水的现状与来源 1
1.2重金属废水的污染特性与危害 1
1.2.1重金属废水的污染特性 1
1.2.2含重金属的废水的危害 1
1.3重金属废水的处理方法 3
1.4 生物质活性炭在环保方面的应用 3
1.4.1生物质碳纤维 4
1.4.2生物质活性炭的制备方法 4
1.4.3吸附机理和类型 6
1.4.4吸附的影响因素 6
1.5栗子壳的基本组成和栗子壳活性炭的制备方法 7
1.6研究内容与技术路线 8
第二章 实验部分 9 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
2.1废水的来源 9
2.2实验试剂及器材 9
2.2.1 实验药品 9
2.2.2 实验器材 9
2.2.3 实验所需主要试剂的配置 10
2.3实验分析与方法 10
2.3.1栗子壳活性炭的制备 10
2.3.2 栗子壳活性炭对Cu2+溶液的吸附实验 11
2.3.3 Cu2+溶液去除率的测定与计算 11
第三章 结果与讨论 13
3.1不同的栗子壳吸附的对比实验 13
3.2栗子壳活性炭制备的影响因素的研究 14
3.2.1活化剂ZnCl2质量分数的影响 14
3.2.2活化恒温时间对吸附效率的影响 15
3.2.3活化恒温时间对吸附的影响 16
3.3 正交实验设计与优化实验 18
3.4栗子壳活性炭吸附Cu2+的影响因素的研究 19
3.4.1栗子壳活性炭的投加量对去除率的影响 19
3.4.2溶液的初始pH对去除率的影响 20
3.4.3吸附温度对去除率的影响 21
3.4.4吸附时间对去除率的影响 22
3.5吸附等温线 22
3.5.1 弗罗因德利希吸附等温模型 24
3.5.2 朗缪尔吸附等温模型 25
3.6 吸附动力学方程的拟合 26
3.6.1准一级速率方程 27
3.6.2准二级速率方程 28
结 论 30
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1重金属废水的现状与来源
由于工农业的高速发展，环境问题日益严重，以水体、空气和土壤污染为代表的环境问题已成为全球性的污染问题，严重危害人类及其他生物的生存环境。这其中以水体中重金属的超标污染尤为严重，因此如何处理重金属废水成为了一项极具挑战性的工作。
重金属污染主要来自于颜料、烟草、医药、农药等工业，以及废石场淋洗液、有色金属冶炼厂、有色金属加工酸洗厂、电镀厂、钢铁厂、矿山坑内排水等，也有部分来自于原生岩石，在成土的过程中产生了各种微量重金属元素，因富集而产生重金属污染[1]。例如，重金属铅和镉主要来自于汽车尾气和金属冶炼排放的废水废气；砷主要来自于各种杀虫剂、杀鼠剂和除草剂。废水中的重金属以各种形态存在着，而重金属的毒性也和其形态的不同而改变，是一种较难处理的污染物。
1.2重金属废水的污染特性与危害
1.2.1重金属废水的污染特性
重金属通常是指比重大于5的金属，人们常常谈重金属污染色变，这是由于重金属具有很强的毒性，而且在较微量的情况下就能起毒性作用，重金属污染给人们的生产生活带来极大的影响，重金属污染往往有以下一些特征：
①某些重金属能在微量浓度的情况下就产生毒性对人类造成危害，而且重金属的危害与它们的形态有关，在水溶状态下的毒性是最强的。
②可以通过食物链富集，增强其毒性，产生生物放大的作用。在废水污染中这种富集表现的尤为突出。有的重金属，可以通过食物链一步步累积富集上百成千倍，最终对人类造成危害。
③重金属是不易随水流移动的，不能为任何物质所分解。
④在天然水体中只要有微量重金属，即可产生毒性反应。
1.2.2含重金属的废水的危害
大部份重金属是人类身体所必须的微量元素，但是重金属在人体内存在含量过高时便有了剧毒性，所以重金属污染成为了危害人类环境的重大杀手。就目前研究发现，重金属是不能为微生物所降解消除的。重金属在进入废水水体后有很大一部分被水生生物吸收，另外的则被水中的各类具有吸附功能的胶体吸附、集聚到水底，这些沉积物也会随温度、pH等因素的改变而释放出重金属，从而持续污染着水体。
就目前全球污染现状来看，重金属废水是对人类危害最大，对环境影响最大的工业废水之一。我们所熟知的震惊世界的日本“水俣病”和“疼痛病”就是分别由汞废水和镉废水所引起的。研究表明重金属对人群的健康影响是多方面的，其毒理性作用也表现在多个方面，其中包括引起生殖障碍，威胁儿童的生殖发育，身心健康等。
通常情况下，从环境污染方面所说的重金属是指：汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属。目前我国工业废水中常见的几种重金属有汞、镉、铅、铜、砷、铝等，这些重金属都有着极强的毒性。它们的毒性分别表现在以下一些方面：
①汞：汞在常温下是液态的，能够蒸发。在水中汞可以以单质汞的形式存
在，也可以以一价汞或二价三价的汞形式存在。众所周知，有机汞和甲基汞的毒性要远大于无机汞化物和单质汞，因而对人类的影响更大。无机汞在进入人体后主要集聚在肾的部位，其次是肝和脾等部位；甲基汞和有机汞除了蓄积在这些器官之外，还可能侵入脑织织。汞中毒还可以对神经系统造成损伤，中毒较轻者可能会有口腔炎、脾气暴躁易怒等现象，中毒严重的会出现精神异常，不能支配自己的行为举止并造成失聪失明。十九世纪五十年代让世界震惊的日本 “水俣病”便是典型的重金属汞中毒的实例。
②镉：它可以通过人的呼吸道、消化道以及皮肤等途径进入人体。主要
目 录
第一章 绪论 1
1.1重金属废水的现状与来源 1
1.2重金属废水的污染特性与危害 1
1.2.1重金属废水的污染特性 1
1.2.2含重金属的废水的危害 1
1.3重金属废水的处理方法 3
1.4 生物质活性炭在环保方面的应用 3
1.4.1生物质碳纤维 4
1.4.2生物质活性炭的制备方法 4
1.4.3吸附机理和类型 6
1.4.4吸附的影响因素 6
1.5栗子壳的基本组成和栗子壳活性炭的制备方法 7
1.6研究内容与技术路线 8
第二章 实验部分 9 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
2.1废水的来源 9
2.2实验试剂及器材 9
2.2.1 实验药品 9
2.2.2 实验器材 9
2.2.3 实验所需主要试剂的配置 10
2.3实验分析与方法 10
2.3.1栗子壳活性炭的制备 10
2.3.2 栗子壳活性炭对Cu2+溶液的吸附实验 11
2.3.3 Cu2+溶液去除率的测定与计算 11
第三章 结果与讨论 13
3.1不同的栗子壳吸附的对比实验 13
3.2栗子壳活性炭制备的影响因素的研究 14
3.2.1活化剂ZnCl2质量分数的影响 14
3.2.2活化恒温时间对吸附效率的影响 15
3.2.3活化恒温时间对吸附的影响 16
3.3 正交实验设计与优化实验 18
3.4栗子壳活性炭吸附Cu2+的影响因素的研究 19
3.4.1栗子壳活性炭的投加量对去除率的影响 19
3.4.2溶液的初始pH对去除率的影响 20
3.4.3吸附温度对去除率的影响 21
3.4.4吸附时间对去除率的影响 22
3.5吸附等温线 22
3.5.1 弗罗因德利希吸附等温模型 24
3.5.2 朗缪尔吸附等温模型 25
3.6 吸附动力学方程的拟合 26
3.6.1准一级速率方程 27
3.6.2准二级速率方程 28
结 论 30
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1重金属废水的现状与来源
由于工农业的高速发展，环境问题日益严重，以水体、空气和土壤污染为代表的环境问题已成为全球性的污染问题，严重危害人类及其他生物的生存环境。这其中以水体中重金属的超标污染尤为严重，因此如何处理重金属废水成为了一项极具挑战性的工作。
重金属污染主要来自于颜料、烟草、医药、农药等工业，以及废石场淋洗液、有色金属冶炼厂、有色金属加工酸洗厂、电镀厂、钢铁厂、矿山坑内排水等，也有部分来自于原生岩石，在成土的过程中产生了各种微量重金属元素，因富集而产生重金属污染[1]。例如，重金属铅和镉主要来自于汽车尾气和金属冶炼排放的废水废气；砷主要来自于各种杀虫剂、杀鼠剂和除草剂。废水中的重金属以各种形态存在着，而重金属的毒性也和其形态的不同而改变，是一种较难处理的污染物。
1.2重金属废水的污染特性与危害
1.2.1重金属废水的污染特性
重金属通常是指比重大于5的金属，人们常常谈重金属污染色变，这是由于重金属具有很强的毒性，而且在较微量的情况下就能起毒性作用，重金属污染给人们的生产生活带来极大的影响，重金属污染往往有以下一些特征：
①某些重金属能在微量浓度的情况下就产生毒性对人类造成危害，而且重金属的危害与它们的形态有关，在水溶状态下的毒性是最强的。
②可以通过食物链富集，增强其毒性，产生生物放大的作用。在废水污染中这种富集表现的尤为突出。有的重金属，可以通过食物链一步步累积富集上百成千倍，最终对人类造成危害。
③重金属是不易随水流移动的，不能为任何物质所分解。
④在天然水体中只要有微量重金属，即可产生毒性反应。
1.2.2含重金属的废水的危害
大部份重金属是人类身体所必须的微量元素，但是重金属在人体内存在含量过高时便有了剧毒性，所以重金属污染成为了危害人类环境的重大杀手。就目前研究发现，重金属是不能为微生物所降解消除的。重金属在进入废水水体后有很大一部分被水生生物吸收，另外的则被水中的各类具有吸附功能的胶体吸附、集聚到水底，这些沉积物也会随温度、pH等因素的改变而释放出重金属，从而持续污染着水体。
就目前全球污染现状来看，重金属废水是对人类危害最大，对环境影响最大的工业废水之一。我们所熟知的震惊世界的日本“水俣病”和“疼痛病”就是分别由汞废水和镉废水所引起的。研究表明重金属对人群的健康影响是多方面的，其毒理性作用也表现在多个方面，其中包括引起生殖障碍，威胁儿童的生殖发育，身心健康等。
通常情况下，从环境污染方面所说的重金属是指：汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属。目前我国工业废水中常见的几种重金属有汞、镉、铅、铜、砷、铝等，这些重金属都有着极强的毒性。它们的毒性分别表现在以下一些方面：
①汞：汞在常温下是液态的，能够蒸发。在水中汞可以以单质汞的形式存
在，也可以以一价汞或二价三价的汞形式存在。众所周知，有机汞和甲基汞的毒性要远大于无机汞化物和单质汞，因而对人类的影响更大。无机汞在进入人体后主要集聚在肾的部位，其次是肝和脾等部位；甲基汞和有机汞除了蓄积在这些器官之外，还可能侵入脑织织。汞中毒还可以对神经系统造成损伤，中毒较轻者可能会有口腔炎、脾气暴躁易怒等现象，中毒严重的会出现精神异常，不能支配自己的行为举止并造成失聪失明。十九世纪五十年代让世界震惊的日本 “水俣病”便是典型的重金属汞中毒的实例。
②镉：它可以通过人的呼吸道、消化道以及皮肤等途径进入人体。主要
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