改性高嶺土對Cu2+的吸附性能研究畢業(yè)論文

1、環(huán)境與市政工程學院本科學位論文題目：改性高嶺土對cu2+的吸附性能研究 姓名： 學號：201005135 專業(yè)：給水排水工程 指導教師： 時間：2014.5.26 摘 要 銅的單質及其化合物被廣泛應用于工業(yè)生產的各個部門,其中電鍍工業(yè)、 冶金工業(yè)、 化學工業(yè)的廢水和礦山酸性廢水中含有高濃度的含銅等重金屬。這些工業(yè)廢水如果不經過處理排放,對地下水和土壤的污染十分嚴重, 進而會影響到人類的生命健康。含銅等重金屬廢水的傳統處理方法有化學沉淀法、 電解法、 離子交換法、 電滲析法、反滲透法、 鐵氧體法等, 這些治理方法運行費用、 技術要求、 處理成本都很高。本文采用環(huán)境友好型改性高嶺土來快速去除水中的

2、cu2+。研究了不同改性藥劑、改性藥劑濃度、微波輻射時間、微波輻射強度、微波輻射等方式吸附cu2+性能的影響。研究結果顯示，硫酸為最佳改性藥劑，在硫酸為3mol/l，輻射時間為12min，在改性前進行微波輻射，微波輻射強度為700w的條件下最佳，并且在進行微波輻射后發(fā)現，進行700w微波效果最好。但是經分析，考慮到節(jié)省能耗及工程上應用，可考慮0.5mol/l硫酸，輻射時間12min，輻射強度為300w。關鍵詞：微波輻射，高嶺土，改性，吸附，重金屬離子abstractthe various departments of elemental and compound of copper is wi

3、dely used in industrial production, copper and other heavy metal containing contain high concentrations of the electroplating industry, metallurgical industry, chemical industry waste water and acid mine drainage in the. the industrial waste water without treatment and discharge, is very serious to

4、the groundwater and soil contamination, thus affect the health and life of human being. the traditional processing method of copper and other heavy metal wastewater chemical precipitation, electrolysis, ion exchange, electrodialysis, reverse osmosis, ferrite method, the treatment method of operation

5、 cost, technical requirements, processing costs are high. in this paper, environmental friendly cu2+ rapid removal of modified kaolin. effects of different modifiers, modification reagent concentration, microwave irradiation time, microwave radiation, microwave radiation on cu2+ adsorption mode.the

6、results show, sulfuric acid as the best modification agent, in the sulfuric acid is 3mol/l, irradiation time was 12min, the microwave radiation of microwave radiation intensity, the best under the condition of 700w, and found that in radiation intensity of 700w best. but the analysis, taking into ac

7、count the saving energy and engineering application, consider 0.5mol/l sulfate, irradiation time is 12min, the radiation intensity of 300w. key words:microwave radiation, modified kaolin, adsorption, heavy metal ions目錄摘 要iabstractii第1章 前言11.1 課題來源11.2 課題背景11.2.1重金屬離子污染現狀及危害11.2.2 國內外研究現狀21.3 高嶺土的性質及

8、環(huán)境應用51.3.1 高嶺土的物理化學性質51.3.2改性高嶺土的制備方法51.4 研究內容71.4.1 改性高嶺土的制備71.4.2 標準曲線的繪制7第2章 實驗部分82.1 實驗儀器及試劑82.2 改性高嶺土的制備過程102.3 高嶺土對cu2+吸附性能實驗10第3章 改性高嶺土對cu2+的吸附113.1 標準曲線的繪制113.1.1 配制cuso4標準儲備液113.1.2 稀釋使用液制成標準溶液系列113.1.3 進行顯色反應，測量吸光度113.2不同改性條件對cu2+吸附效果的影響133.2.1 不同改性藥劑對改性高嶺土吸附cu2+效果的影響133.2.2 改性藥劑濃度對改性高嶺土吸附

9、效果的影響143.2.3 微波功率對改性高嶺土吸附效果的影響153.2.4 微波時間段對改性高嶺土吸附效果的影響153.2.5 輻射時間對改性高嶺土吸附效果的影響163.3本章小結17結 論18待撰寫的論文19致 謝20參考文獻21第1章 前言1.1 課題來源本課題來源于青島理工大學人才引進科研配套基金項目（no: c-10-210）。1.2 課題背景1.2.1重金屬離子污染現狀及危害隨著全球經濟迅速發(fā)展，重金屬通過礦山開采、金屬冶煉加工、化工廢水的排放、農藥化肥的濫用，生活垃圾的棄置等認為污染及地址侵蝕、風化等天然形式進入水中，而重金屬污染又具有被生物富集、并有生物放大效應、且毒性大等特點，

10、因此水中重金屬污染不僅污染了水環(huán)境，也嚴重危害了人類及各類生物的生存。如徐小清1研究報告，我國長江三峽庫區(qū)江段沉積物中重金屬元素含量受上游泥沙及沿江城市和工廠“三廢”排放的影響，已嚴重超標。國外水環(huán)境受重金屬污染的報告也比較多，weber2曾報道說美國大約有15000家公司從事電鍍和金屬磨光，這些公司直接或間接地排放工業(yè)廢水，造成了嚴重的水中重金屬污染?？v觀國內外，水中重金屬污染已經日益嚴重，尋找經濟有效、綠色漢堡的重金屬處理方法也變得尤為重要。1.2.2 水中重金屬離子的去除方法葛俊森等3研究表明水中重金屬離子的處理方法主要有吸附法、絮凝沉淀法、膜分離技術、生物方法和和有機材料法等。傳統方法

11、一般采用吸附法和絮凝沉淀法，而隨著分離技術的深入和生物技術以及有機材料也逐漸被應用在重金屬處理領域中，這些新型的處理方法較之傳統方法具有很強的優(yōu)勢，這也為水中重金屬的處理開辟了新的途徑，指明了新的發(fā)展方向。a 吸附法葛俊森等3采用吸附方法處理水中重金屬離子主要是通過吸附材料的高比表面積的蓬松結構或者特殊功能基因對水中重金屬離子進行物理吸附或者化學吸附。目前所采用的吸附材料主要有活性炭、礦物材料、活性污泥、蟹殼等。b 絮凝沉淀法葛俊森等3研究表明該方法主要是在含有重金屬離子的水中加入特殊的絮凝材料或者調節(jié)水中ph值使得水中的重金屬離子富集沉淀，從而達到去除和分離的目的。c 膜分離技術葛俊森等3研

12、究表明該方法是將水進行適當前處理如氧化、還原、吸附等手段之后，將水中的重金屬離子轉化為特定大小的不溶態(tài)微粒，然后通過濾膜將重金屬離子出去。該技術采取的主要方式4有電滲析法（electrodialysis，簡稱ed）、液膜法（liquid membrance，簡稱lm）、納濾法（nanofiltration，簡稱nf）、超低壓反滲透膜（ulprom）、膠束增強超濾法（micellar-enhanced ultrafiltraion，簡稱meuf）和水溶性聚合物絡合超濾法等。d 生物方法運用生物方法5去除水中的重金屬離子是生物技術的一個新的應用領域。微生物對重金屬的去除作用6是利用微生物的生物學性

13、質對廢水溶液中的重金屬離子進行生物去除和生物體內積累，然后通過一定的方法使金屬離子從微生物體內釋放出來，以降低重金屬離子的濃度，從而消除重金屬離子對環(huán)境的污染。e 有機材料法韓懷芬等7研制出了交聯陽離子淀粉螯合劑用于重金屬離子的處理，通過試驗，該交聯陽離子淀粉螯合劑對pb2+、cu2+的去除率可達到95%以上，對cr3+、cd2+也有較好的去除效果，是一種較好的螯合劑。梁渠等8也研制出了一種新型的具有互穿網絡結構且對重金屬離子具有特殊吸附功能的泡沫塑料，該塑料具有處理重金屬能力強，價格低廉且可以反復利用等優(yōu)點。1.2.2 水中銅離子對環(huán)境的危害銅的單質及其化合物被廣泛應用于工業(yè)生產的各個部門,

14、 其中電鍍工業(yè)、 冶金工業(yè)、 化學工業(yè)的廢水和礦山酸性廢水中含有高濃度的含銅等重金屬。這些工業(yè)廢水如果不經過處理排放, 對地下水和土壤的污染十分嚴重, 進而會影響到人類的生命健康9。在養(yǎng)殖業(yè)方面，水中過多的cu2+會導致魚類大量死亡，因cu2+作用使魚鰓分泌的粘液結合成為蛋白質復合物，覆蓋在整個鰓部，阻礙了鰓組織與水的接觸，不能進行正常的氣體交換，最后發(fā)生窒息而死。對人體，水中的重金屬離子易形成內分泌干擾素（dcp），而對人體的生殖系統產生很大危害。人體吸入過量銅，表現為威爾遜氏（wilson）癥，這是一種染色體隱性疾病，可能是由于體內重要臟器如肝、腎、腦沉積過量的銅引起的。根據中華人民共和國

15、污水綜合排放標準（gb 8978-1996）規(guī)定，第二類污染物最高允許排放濃度，一切排污單位的總銅一級標準是0.5mg/l，二級標準是1.0mg/l,三級標準是2.0mg/l。1.2.3現今水中cu2+去除方法a 新型重金屬吸附樹脂趙寶秀等10研究表明，微波輻射促進化學反應技術是一種新興的高分子合成技術，有著傳統法無可比擬的優(yōu)勢；可以大大縮短反應時間，提高生產效率；反應過程中無溫度梯度，反應均勻并可抑制副產物的產生；微波技術還可用于干反應或半干反應，在合成過程中不會對環(huán)境造成污染。趙寶秀等首次建立了微波輻射合成纖維素高吸水樹脂的工藝方法，采用該技術合成的高吸水樹脂的吸水率可達1200g/g（5

16、5 c），明顯優(yōu)于傳統方法合成的文獻報道結果。該技術工藝具有反應速度快，反應均勻，設備簡單，易于操作等優(yōu)點，并能進一步提高吸水樹脂的產品質量，降低生產成本，同時還實現了合成工藝的綠色環(huán)?；涂稍偕Y源纖維素的高效利用。b 球形殼聚糖樹脂對重金屬離子的吸附蘇海佳等11通過大量的研究工作，發(fā)現殼聚糖及其衍生物是重金屬離子的良好吸附劑。殼聚糖中含有大量的游離氨基，是天然多糖中唯一的堿性多糖面對重金屬離子有很強的去處能力。而且，由于殼聚糖是天然生物高分子聚合物，不會對環(huán)境造成二次污染，從環(huán)境可持續(xù)發(fā)展來看，具有十分重要的意義而引起人們越來越多的興趣。殼聚糖樹脂交聯后，在酸中穩(wěn)定性增強，可重復使用達10

17、次，吸附容量沒有明顯降低；分子印跡殼聚糖樹脂對ni2+、zn2+ 、cu2+、等特定金屬離子的吸附容量比非分子印跡殼聚糖樹脂提高了1倍左右；同時球形交聯殼聚糖樹脂與商用吸附樹脂相比，兩者對ni2+與檸檬酸鎳的吸附容量相當。c 氨基酸螯合吸附樹脂孟冠華等12研究表明，交聯聚苯乙烯系列螯合樹脂的制備載體通常為氯甲基化聚苯乙烯，而此載體中的氯甲基在螯合樹脂合成的過程中均未能完全利用，若將這部分氯甲基進行friedel-crafts后交聯便可使樹脂具有一定的比表面積，可以吸附水體中的有機物；此外，樹脂表面含有的官能團可用來處理重金屬離子。以l-酪氨酸修飾氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯聚合物（chlorome

18、thylated ps-dvb 即氯球），并通過后交聯反應合成高分子聚合物，得到l-酪氨酸螯合吸附樹脂（ajs-01）是一種含有胺基、羧基、酚羥基等官能團并具有一定比表面積的復合型樹脂，它結合了螯合樹脂的特點，在治理重金屬離子和有機物廢水上均將具有一定的效果。d 聚 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸高吸水性樹脂謝建軍等13研究表明，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（amps）同時含有磺酸基和酰胺基，是一種多功能的水溶性陰離子單體，與丙烯酰胺（am）或丙烯酸（aa）及酯類單體共聚產物多用于水處理劑、油田化學品、吸水材料等。amps作為吸水、吸附材料主要用作共聚單體，主要研究體系有am/amps,aa/a

19、m/amps,pva-g-pamps等。對aa,am共聚物，amps的加入顯著地提高了高吸水性樹脂的抗鹽抗?jié)衲芰?，尤其是抗高價金屬離子的能力，即吸附能力顯著提高。e 不溶性淀粉黃原酸酯鄧再輝14研究表明，不溶性黃原酸鹽以鈉鹽、鋅鹽和鎂鹽為主，包括水溶性絡合物和不溶性高聯產物等。由于它們能與多種重金屬離子結合，因而是一種優(yōu)良的重金屬除去劑，常用于電鍍廢液等處理。該處理方法具有處理效果好，適用范圍寬，反應快等特點。f 性鎂鋁水滑石林楠等15研究表明，改性鎂鋁水滑石(mg-al ldh)是一種由帶正電荷層和層間填充陰離子所構成的層狀化合物，表達式為,其中x表示al/(mg+al)的摩爾比，是化合價為

20、-n的層間陰離子，m為結晶水數量。普遍認為mg-al ldh的正電荷層為鋁支撐的類似于氫氧鎂石的八面體所組成，mg2+位于八面體的中心，由于一部分al3+取代mg2+使得主體層板帶正電荷，這部分正電荷被層間陰離子所中和，層間空間由陰離子和水分子所占據。mg-al ldh的層間能插入各類陰離子。edta是一種氨基酸酯，能夠和重金屬離子形成螯合鍵?；谏鲜鎏攸c，將edta陰離子作為有機陰離子插入到mg-al ldh的層間，得到一種有機-無機復合材料，由于edta陰離子起螯合劑的作用，可以使這種凈化劑迅速去除水中重金屬離子。將mg(no3)2和al(no3)3的混合溶液加入到naoh和edta-2n

21、a混合溶液中，得到mg-al-edta ldh,然后用xrd表征。在ph=5.0，這種材料克迅速去除溶液中的cu2+。g 硅藻土處理工業(yè)廢水中cu2+侯燕等16硅藻土是硅藻經過幾百萬年沉積而成，硅藻土的顏色主要表現為白色、灰白色、灰色，還有淺灰褐色等等。硅藻土具有細膩、松散、質輕、多孔、吸著力和滲透性強而且顆粒細小，具有良好的吸附性能，來源廣泛，價格低廉等。h 納米tio2去除水中cu2+李春光等17研究表明，納米tio2具有合適的禁帶寬度，光照產生的光生空穴、光生電子具有很強的氧化還原能力，水中的重金屬離子可通過接受tio2表面上的電子被還原，因此納米tio2能夠被廣泛用于光降解有毒有機物、

22、凈化空氣和水中的污染物。翟田濤18研究發(fā)現改性高嶺土對水中磷具有較好吸附效果，吸附率超過 80%;王小波等19利用恒溫振蕩試驗，研究了酸、堿、鹽改性高嶺土對水中氮去除效果的影響，結果表明，改性處理后各高嶺土對水體中氮吸附速率顯著加快;楊翠娜等20研究發(fā)現膨潤土具有良好的離子交換性和吸附性，其在重金屬廢水處理中具有較好的效果;uzum等21利用液相還原法在高嶺石表面合成納米零價鐵，并將改性高嶺石用于吸附廢水中的 cu2 +和co2 +。 1.3 高嶺土的性質及環(huán)境應用 1.3.1 高嶺土的物理化學性質 高嶺土多無光澤，質純時顏白細膩，如含雜質時可帶有灰、黃、褐等色。外觀依成因不同可呈松散的土塊狀

23、及致密狀態(tài)巖塊狀。密度254-260 g/cm3。熔點約1785。具有可塑性，濕土能塑成各種形狀而不致破碎，并能長期保持不變。高嶺土的主要成分是高嶺石,高嶺石屬黏土礦物,其化學組成為al4si4o10(oh)8,晶體屬三斜晶系的層狀結構硅酸鹽礦物。其晶體結構由 si -o 四面體層和al-( o, oh) 八面體層構成,四面體和八面體之間共享氧原子形成高度有序的準二維片層, 具有較大的比表面積。高嶺石每個結構單元層的 o 與相鄰結構單元層八面體層的-oh 通過氫鍵相結合,使高嶺土結構單元呈層狀堆積。這種層間力由于是弱的氫鍵和范德華力,故高嶺土形態(tài)主要呈板狀,易于沿與層面平行的方向裂開,而被加工

24、成超細粉。它能與許多極性分子如-so4 ,-no3等相互作用，改變其表面性質，從而有了對金屬離子的吸附性。 1.3.2改性高嶺土的制備方法 制備方法有:煅燒法、偶聯劑處理法、包膜處理法、化學接枝處理法9等。 (1)煅燒法煅燒是使高嶺土脫水和揮發(fā)性物質的一種方法, 其目的在于提高高嶺土的白度、純度, 改變晶體結構、表面及加工性能等。煅燒后的高嶺土具有白度高、密度小、吸油性增加、比表面積增大、遮蓋性和耐磨性良好、絕緣性和熱穩(wěn)定性高等特點。 (2)偶聯劑處理法利用偶聯劑與高嶺土表面活性基團間的相互作用而達到改變高嶺土性質的。偶聯劑處理高嶺土主要方法: 1) 濕法處理。將高嶺土粉浸入溶有偶聯劑的溶液中

25、, 在一定溫度下作用, 然后使高嶺土粉與溶劑分離, 再將粉料進行干燥。; 2) 干法處理。將高嶺土微粉放入高速混合器中, 在一定溫度下攪拌、烘干, 將溶有偶聯劑的溶劑及助劑緩緩加入, 經一定時間攪拌處理,可制成表面改性的高嶺土填料。(3)包膜處理法包膜處理是利用有機物或無機物在高嶺土微粉粒表面包膜而改進其使用性能的一種方法。該法簡便、實用性強, 對一些使用要求不高的高嶺土產品常采用該法改性, 如硬脂酸包膜高嶺土粉作普通橡膠填料等。(4) 化學接枝處理法 化學接枝處理法是利用高嶺土表面的活性oh基在一定條件下能與其它物質形成化學鍵或被其它基團取代的原理,對高嶺土表面進行處理的一種方法。22-24

26、經化學接枝處理的高嶺土能極大地提高填料的性能, 可根據需要選擇合適的接枝體和不同的改性條件, 達到不同的改性目的。在制造精細化、專用化產品方面, 該方法具有較大的優(yōu)勢, 1.4 研究內容 1.4.1 改性高嶺土的制備由于高嶺土中的硅和鋁均為化學惰性，不能直接對其改性，需要進行高溫活化處理25，考慮到微波對活性基團具有良好的激發(fā)作用，故采用微波加熱來對高嶺土表面進行活化。改性高嶺土的制備條件高嶺土的吸附性能有很大影響，不同制備條件決定了改性高嶺土的吸附能力，其中包括不同的改性藥劑、改性藥劑的濃度、微波輻射設定功率、微波輻射設定時間、微波輻射的輻射時間段等，根據實驗數據繪制成曲線，尋找最高點作為最

27、佳點，確定最優(yōu)改性條件。本文主要考察的條件是不同的改性藥劑、改性藥劑的濃度、微波輻射設定功率、微波輻射設定時間、微波輻射的輻射時間段的影響。1.4.2 標準曲線的繪制稱取適量硝酸銅試劑和二乙基二硫代氨基甲酸鈉試劑分別配制成溶液，在ph=7的條件下26，cu2+與二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶液以1:2的比例混合，反應生成黃色絡合物，用722分光光度計測定絡合物的吸光度，由此可知溶液中cu2+的濃度。配制不同濃度的cu2+溶液系列，就可以繪制出cu2+溶液標準曲線。 1.5 研究目的及意義研究目的：尋求制備改性高嶺土對銅離子吸附的安全、綠色、高效方法。研究意義：為改性高嶺土的制備提供新思路。第2章 實

28、驗部分2.1 實驗儀器及試劑 儀器：美的mm721aau-pw微波爐、dhg-9101-2sa型電熱恒溫干燥箱（上海三發(fā)科學儀器有限公司）、燒杯若干個、100ml、250 ml、500ml容量瓶若干、10 ml顯色管若干個、紫外分光光度計、5 ml石英比色皿、移液管若干、玻璃棒等。藥品：硝酸、鹽酸、硫酸、二乙基二硫代氨基甲酸鈉三水、五水合硫酸銅以上均為分析純。蒸餾水等。主要儀器照片如下：圖1：美的pj21c-au微波爐pic.1 midea microwave stove 圖2：電熱恒溫干燥箱pic.2 electrothermal drum wind drying oven 圖5：紫外分光光

29、度計pic.5 ultraviolet spectrophotometer試劑配制：（1）鹽酸溶液： 2mol/l量取鹽酸20ml，在燒杯中攪拌稀釋，待溫度與室溫基本相同后移至100ml容量瓶中，加入蒸餾水至刻度處，搖勻，備用。（2）硝酸溶液：2 mol/l27量取20ml hno3，用蒸餾水稀釋后，移入100 ml的容量瓶中，加入蒸餾水至刻度處，搖勻。然后轉入試劑瓶，備用。（3） 硫酸溶液：2 mol/l（4） 量取20ml h2so4，用蒸餾水稀釋后，移入100 ml的容量瓶中，加入蒸餾水至刻度處，搖勻。然后轉入試劑瓶，備用。（5） 硫酸銅溶液:2 mmol/l 稱取0.250g五水合硫酸

30、銅，用蒸餾水稀釋后，移入500 ml的容量瓶中，加入蒸餾水至刻度處，搖勻。然后轉入試劑瓶，備用。（6） 二乙基二硫代氨基甲酸鈉三水 稱取0.484二乙基二硫代氨基甲酸鈉三水固體，用蒸餾水稀釋后，移入500 ml的容量瓶中，加入蒸餾水至刻度處，搖勻。然后轉入試劑瓶，備用。2.2 改性高嶺土的制備過程這里以2mol/l的硫酸改性為例，稱取一定量(2 g)的高嶺土，轉移到250ml的燒杯中，用微波爐加溫活化數分鐘，取出冷卻至常溫后將100ml硫酸溶液倒入燒杯中，攪拌至完全渾濁。將攪拌后的混合液放入水浴鍋中水浴，溫度為90，水浴時間3h。2.3 高嶺土對cu2+吸附性能實驗將配好的硫酸銅溶液100ml

31、倒入裝有2.0g改性好的高嶺土的燒杯中，放入磁力攪拌子，之后攪拌90min。攪拌完畢后，靜置30min，待高嶺土沉淀澄清后，取上清液少量（約10ml）放入比色管中，再加配好的二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶液少量（35ml），將顯色后的溶液用紫外分光光度計測出吸光度。第3章 改性高嶺土對cu2+的吸附本章在建立cu2+含量標準曲線的基礎上，通過探究各種制備條件對改性高嶺土對銅離子吸附效果的影響進而確定最佳制備條件。3.1 標準曲線的繪制 3.1.1 配制cuso4標準儲備液稱取0.250g試劑（分析純）于燒杯中，加入蒸餾水溶解后移入500 ml容量瓶中定容， 配制成2mmol的cuso4溶液，作為標準

32、儲備液。將cuso4標準儲備液稀釋十倍后，得到了cuso4的標準使用液，另取盛放。將2mmol/l二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶液取10 ml，稀釋至100 ml，則在以后的顯色反應中，根據比例計算出兩種溶液的添加量均為0.2 ml/10 ml。 3.1.2 稀釋使用液制成標準溶液系列從1 mmol/l的cuso4溶液中分別取出10 ml、20 ml、30 ml、40 ml于100 ml容量瓶中，定容后即配成0.1 mmol/l、0.2 mmol/l、0.3 mmol/l、0.4 mmol/l的cuso4溶液。從2 mmol/l的二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶液中分別取出10 ml、20 ml、30 ml

33、、40 ml于100 ml 容量瓶中，定容后即配成0.2 mmol/l、0.4 mmol/l、0.6mmol/l、0.8 mmol/l的二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶液。 3.1.3 進行顯色反應，測量吸光度由于第一只比色管并沒有加入cuso4溶液，所以將其作為空白對照，再向其余5個比色管中，分別cuso4溶液0.2 ml，二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶液也是0.2 ml，蓋上比色管的蓋子充分搖晃，使反應充分進行讓后按照原來的順序把6只比色管放回到木架上。此后，需要靜置半個小時以上顯色反應才可以完成，這段時間我們打開紫外分光光度計，預熱 。半小時以后，我們開始調整紫外分光光度計設置，由于cuso4溶液在4

34、70 nm波長處具有一個良好的吸收波峰，所以我們選擇470 nm波長檢測幾分式樣的吸光度，調整好波長之后，我們要先放入一號空白樣對機器進行調零（注意：由于檢測的非可見光：紫外光，我們只能使用石英比色皿），然后對其余5組式樣檢測吸光度，并記錄下來。 我們得到下圖：圖3-1 cu2+ 濃度標準曲線calibration curve of cu2+ concentration經模擬，溶液吸光度a與cu2+含量濃度（c）呈現出較好的線性關系： a=1.8397c，其中相關系數r2=0.9982。這說明在cu2+含量濃度介于0-4 mmol/l時，溶液吸光度與cu2+含量濃度呈現良好的正相關性，可以根據

35、該標準曲線的由某一吸光度值來確定溶液中cu2+含量濃度。 3.2不同改性條件對cu2+吸附效果的影響 本實驗先考慮出影響改性效果的因素，通過實驗比較的方法確定出各影響條件的最優(yōu)或者最合理的一個，經綜合分析，確定制備最佳性能改性高嶺土的實驗條件。 3.2.1 不同改性藥劑對改性高嶺土吸附cu2+效果的影響 按照改性藥劑濃度2mol/l，分別來考慮鹽酸、硫酸、硝酸作為改性藥劑對高嶺土進行改性實驗。取3份高嶺土各2.0g，分別加入5只250ml燒杯中，4只放入微波爐中用360w的微波輻射6min進行活化，冷卻后選擇其中3只分別倒入2mol/l的鹽酸、硫酸、硝酸，攪拌至混合后放置于水浴鍋中進行水浴，溫

36、度為90。水浴完成后，對改性后的高嶺土用蒸餾水進行洗滌，ph達到6后，加入自配0.2mmol/l的硫酸銅標準液，放在磁力攪拌機上攪拌60min。待攪拌完畢后，靜置，上清液澄清后分別取10ml移入比色管，加入35ml二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶液，搖晃至顏色均勻，靜置半小時后取液面處的溶液于比色皿中，用分光光度計測量各溶液的吸光度值，從而計算出cu2+的去除率。得到的實驗數據如下：圖3-2 不同改性藥劑對改性高嶺土吸附cu2+效果的影響different modifiers influence on the modified kaolin adsorption effect of cu2+由圖可以看

37、出硫酸作為改性藥劑，改性高嶺土對cu2+的吸附效果最好。分析：在相同的實驗條件下，得到的硫酸作為改性藥劑效果最好，相對于不進行改性和僅微波活化的吸附率高出很多，且相對鹽酸、硝酸改性吸附率也高出10個百分點，故考慮硫酸作為最佳改性藥劑。 3.2.2 改性藥劑濃度對改性高嶺土吸附效果的影響 按照改性藥劑為硫酸，分別來考慮濃度為0.5mol/l、1.0mol/l、2mol/l、3mol/l的硫酸對高嶺土進行改性實驗。取5份高嶺土各2.0g，分別加入5只250ml燒杯中，均放入微波爐中用360w的微波輻射6min進行活化，冷卻后選擇其中4只分別倒入0.5mol/l、1mol/l、2mol/l、3mol

38、/l的硫酸，攪拌至混合后放置于水浴鍋中進行水浴，溫度為90。水浴完成后，對改性后的高嶺土用蒸餾水進行洗滌，ph達到6后，加入自配0.2mmol/l的硫酸銅標準液，放在磁力攪拌機上攪拌90min。待攪拌完畢后，靜置，上清液澄清后分別取10ml移入比色管，加入35ml二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶液，搖晃至顏色均勻，靜置半小時后取液面處的溶液于比色皿中，用分光光度計測量各溶液的吸光度值，從而計算出cu2+的去除率。得到的實驗數據如下：圖3-3 不同改性藥劑濃度對對改性高嶺土吸附cu2+效果的影響different modification reagent concentration effects on

39、 the modified kaolin adsorption effect of cu2+可以發(fā)現3.0mol/l的硫酸改性效果最好，但考慮到經濟效益，采用0.5mol/l的硫酸。分析：由圖易發(fā)現，3mol/l的硫酸改性效果是最好的，達到了99.25%，但是0.5mol/l的硫酸改性的高嶺土對銅離子吸附率也達到了98.25%，提升的效果不大，所以考慮0.5mol/l的硫酸為最宜改性藥劑。 3.2.3 微波功率對改性高嶺土吸附效果的影響 按照改性藥劑為0.5mol/l的硫酸，分別來考慮微波強度為270w、360w、540w、700w的輻射強度對高嶺土進行改性實驗。取5份高嶺土各2.0g，分別加

40、入5只250ml燒杯中，均放入微波爐中分別用270w、360w、540w、700w的輻射強度輻射12min進行活化，冷卻后選擇其中分別倒入0.5mol/l的硫酸，攪拌至混合后放置于水浴鍋中進行水浴，溫度為90。水浴完成后，對改性后的高嶺土用蒸餾水進行洗滌，ph達到6后，加入自配0.2mmol/l的硫酸銅標準液，放在磁力攪拌機上攪拌90min。待攪拌完畢后，靜置，上清液澄清后分別取10ml移入比色管，加入35ml二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶液，搖晃至顏色均勻，靜置半小時后取液面處的溶液于比色皿中，用分光光度計測量各溶液的吸光度值，從而計算出cu2+的去除率。得到的實驗數據如下：圖3-4 不同微波輻射

41、功率對改性高嶺土吸附cu2+效果的影響effects of different power of microwave radiation on the modified kaolin adsorption effect of cu2+由圖可見，700w微波輻射強度的改性高嶺土吸附率最高，但采用270w的強度。分析：由圖易發(fā)現，700w的微波輻射改性效果是最好的，達到了99.86%，雖然270w的微波輻射改性的高嶺土對銅離子吸附率也達到了98.25%，但微小的瓦數提升帶來的提升的效果不錯，所以考慮360w的微波輻射為最宜輻射強度。 3.2.4 微波時間段對改性高嶺土吸附效果的影響按照改性藥劑為0

42、.5mol/l的硫酸輻射強度為360w，分別來考慮時間段為的加入硫酸前和改性完畢加硫酸銅溶液前進行對比實驗。取2份高嶺土各2.0g，分別加入2只250ml燒杯中，一只放入微波爐中用360w的微波輻射6min進行活化，冷卻后倒入0.5mol/l的硫酸，另一只直接加入0.5mol/l的硫酸，兩只均攪拌至混合后放置于水浴鍋中進行水浴，溫度為90。水浴完成后，對改性后的高嶺土用蒸餾水進行洗滌，ph達到6后，一只加入自配0.2mmol/l的硫酸銅標準液，直接放在磁力攪拌機上攪拌60min。另一只過濾烘干后放入微波爐中用360w的微波輻射6min，加入自配0.2mmol/l的硫酸銅標準液，直接放在磁力攪拌

43、機上攪拌60min。待攪拌完畢后，靜置，上清液澄清后分別取10ml移入比色管，加入35ml二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶液，搖晃至顏色均勻，靜置半小時后取液面處的溶液于比色皿中，用分光光度計測量各溶液的吸光度值，從而計算出cu2+的去除率。得到的實驗數據如下：圖3-5微波輻射時間段對改性高嶺土吸附cu2+效果的影響effect of microwave radiation time on modified kaolin adsorption effect of cu2+ 由圖發(fā)現輻射時間段為前微波效果最好。 3.2.5 輻射時間對改性高嶺土吸附效果的影響按照改性藥劑為0.5mol/l的硫酸輻射強度為

44、360w，分別來考慮濃度為0min、6min、12min、24min的硫酸對高嶺土進行改性實驗。取4份高嶺土各2.0g，分別加入4只250ml燒杯中，均放入微波爐中用360w的微波輻射6min進行活化，冷卻后4只分別倒入0.5mol/l的硫酸，攪拌至混合后放置于水浴鍋中進行水浴，溫度為90。水浴完成后，對改性后的高嶺土用蒸餾水進行洗滌，ph達到6后，加入自配0.2mmol/l的硫酸銅標準液，放在磁力攪拌機上攪拌50min。待攪拌完畢后，靜置，上清液澄清后分別取10ml移入比色管，加入35ml二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶液，搖晃至顏色均勻，靜置半小時后取液面處的溶液于比色皿中，用分光光度計測量各溶液

45、的吸光度值，從而計算出cu2+的去除率。得到的實驗數據如下： 由圖發(fā)現輻射時間為24min效果最好，但是考慮12min為最佳輻射時間分析：雖然24min的輻射效果最好，但輻射時間增加的較多，經濟效益不高，故采用12min為最宜輻射時間。3.3本章小結根據以上實驗，由以上實驗數據可以得到硫酸為最佳改性藥劑、硫酸濃度為3mol/l、前微波、微波強度為700w、微波輻射時間為24min時效果最好，但考慮到經濟效益硫酸濃度為0.5mol/l、前微波、微波強度為360w、微波輻射時間為12min達到經濟效益最好水平。 結 論1 本文采用硫酸改性吸附cu2+，吸附效率較高，操作較簡單，最終產物不含污染環(huán)境

46、的物質，能夠達到高效、節(jié)能、環(huán)境友好的要求。2 根據上述所有實驗可總結出，硫酸為最佳改性藥劑、硫酸濃度為3mol/l、前微波、微波強度為700w、微波輻射時間為24min時效果最好，但考慮到經濟效益硫酸濃度為0.5mol/l、前微波、微波強度為360w、微波輻射時間為12min達到經濟效益最好水平。3 根據實驗結果來看，微波輻射對改性高嶺土對銅離子吸附起促進作用4 需要注意的是，硫酸銅溶液是被稀釋了十倍而被作為被水樣而被處理的，可能會出現濃度過低而吸附率過高的情況，雖然實驗結果反映的情況較好，但應5 隨著我國對這一方面越來越高的重視程度，以及資源短缺和環(huán)境污染的日益加重，人們會越來越關注淀高嶺

47、土這一天然可再生資源的高值化利用，其應用前景一片光明。致 謝首先要感謝青島理工大學，新型環(huán)保重點實驗室提供的實驗室、儀器、藥品，為此次畢業(yè)設計提供了良好的物質資助和基金資助。在此我要非常感謝我的論文指導老師趙寶秀老師。論文從選題、結構、修改到定稿的過程始終得到了趙寶秀老師的細心指導和不懈支持，和真負責地給予我深刻細致地指導，幫助我開拓研究思路，耐心點撥。最后，衷心感謝于百忙之中評閱論文的各位老師、專家、教授！參考文獻1 徐小清，鄧冠強. 長江三峽庫區(qū)江段沉積物的重金屬污染特征. 水生生物學報, 1999, 23 (1) :1-92 weber j. wastewater t. metal fi

48、nishing, 1999, 97 (1) :801-802, 806, 810, 812, 814, 816, 8183 葛俊森，梁渠. 水中重金屬危害現狀及處理方法. 廣州化工, 2007, 35 (5) :69804 謝輝玲，葉紅齊，曾堅賢. 膜分離技術在重金屬廢水處理中的應用. 化學與生物工程, 2005, 5 :41-445 王敦球等. 微生物方法去除污水污泥中重金屬的試驗研究. 重慶建筑大學學報, 2005, 27 (2) :68-716 hideshi s, akira s .biosorption of heavy metal lons on rhodobacter sphaervides and alealigeneseutr phush16. journal of colloid and interface science 1994, 197 (2) :185-190.7 韓懷芬等. 交聯陽離子淀粉螯合劑用于重金屬離子的處理. 水處理技術, 2005, 4,