改性樹(shù)葉吸附劑處理重金屬?gòu)U水

1、青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1 緒論1.1重金屬?gòu)U水的來(lái)源與危害1.1.1重金屬?gòu)U水來(lái)源重金屬是指密度4.0以上約60種元素或密度在5.0以上的45種元素。砷、硒是非金屬，但是它的毒性及某些性質(zhì)與重金屬相似，所以將砷、硒列入重金屬污染物范圍內(nèi)。由于工業(yè)的快速發(fā)展，重金屬的利用越來(lái)越廣泛，伴隨而來(lái)的重金屬污染問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，特別是含重金屬?gòu)U水的排放越來(lái)越多。電鍍、選礦和制革等許多工業(yè)排放的廢水、廢氣和廢渣常導(dǎo)致水環(huán)境的重金屬污染1。一些軍事基地附近的土壤、地下水和地表水中也出現(xiàn)了重金屬污染。重金屬對(duì)環(huán)境的危害性突出表現(xiàn)為：不能生物降解，傾向于在活的機(jī)體中富集，導(dǎo)致各種疾病和機(jī)體紊亂。因?yàn)榇?/p>

2、部分重金屬通過(guò)生物鏈可以在人體內(nèi)積累，破壞正常的生理代謝活動(dòng)，甚至產(chǎn)生“三致”（致癌、致畸、致突變）物質(zhì)，對(duì)生物體的危害極大，甚至可以影響幾代人。所以對(duì)重金屬污染廢水的處理顯得格外急迫。近幾十年來(lái)，重金屬污染負(fù)荷的與日俱增和危害性引起了世界各國(guó)環(huán)境學(xué)者的關(guān)注。1.1.2 重金屬?gòu)U水的危害重金屬當(dāng)中的銅是生物體生長(zhǎng)和代謝必需的微量元素，當(dāng)超過(guò)一定的濃度范圍之后，毒性就會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。銅由于即是生物體的必需微量元素，又是環(huán)境污染元素，加上其在環(huán)境化學(xué)行為上的差異，因而在農(nóng)業(yè)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域常被研究。但就目前情況而言，人類對(duì)銅污染還缺乏很系統(tǒng)的研究。近年來(lái)，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，銅的用途越來(lái)越廣泛，用

3、量不斷增加，含銅的污染物排放越來(lái)越多，對(duì)環(huán)境的污染也日趨嚴(yán)重。銅已被列入美國(guó)環(huán)保局（EPA）公布的優(yōu)先污染物名單中。優(yōu)先污染物是從大量的污染物中篩選出來(lái)的，具有毒性強(qiáng)、難降解、殘留時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)量大并在環(huán)境中分布廣泛的特點(diǎn)2。銅對(duì)環(huán)境的污染主要涉及到以下幾方面：（1）銅對(duì)水體的污染水是人類生命之源，我國(guó)又是世界上嚴(yán)重缺水的國(guó)家之一，所以水污染一直是環(huán)境工作者關(guān)注的對(duì)象。銅元素是人體必需的微量元素，缺銅會(huì)發(fā)生貧血、腹瀉等病癥，但過(guò)量攝入銅亦會(huì)產(chǎn)生危害。銅在水中以一價(jià)或二價(jià)的銅離子存在，一般含銅廢水都呈藍(lán)色。水體中固體物質(zhì)對(duì)銅的吸附，可使溶解銅減少，而某些絡(luò)合配位體的存在，則可使溶解銅增多。銅對(duì)水生

4、生物的危害較大，有人認(rèn)為銅對(duì)魚(yú)類的毒性始于0.002mg/L，但一般認(rèn)為水體銅0.01 mg/L對(duì)魚(yú)類是安全的。銅在我們的生活中有如此重要的地位，對(duì)含銅廢水的處理就顯得格外重要。銅對(duì)水的污染來(lái)自多個(gè)方面，在冶煉、金屬加工、機(jī)器制造、有機(jī)合成及其他工業(yè)的廢水中都含有銅，其中以金屬加工、電鍍工廠所排廢水含銅量最高，每升廢水含銅幾十至幾百毫克。這種廢水排入水體，會(huì)影響水的質(zhì)量。過(guò)量銅的排入導(dǎo)致了水生態(tài)的不平衡。銅可毒害水體中的微生物群，使水中有機(jī)物的分解受到阻礙，影響水體的自凈能力，并對(duì)水體生態(tài)產(chǎn)生不良影響。水生生物受到銅污染的毒害，能過(guò)富集高濃度的銅，接下來(lái)同通過(guò)生物放大過(guò)程進(jìn)入生物鏈，最終通過(guò)食

5、物鏈影響最終消費(fèi)者人類。在一些小河中，曾發(fā)生銅污染引起水生生物的急性中毒事件；在海岸和港灣地區(qū)，曾發(fā)生銅污染引起牡蠣肉變綠的事件。（2） 銅對(duì)土壤的污染 人為活動(dòng)是導(dǎo)致土壤銅污染的主要根源，隨著工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，工業(yè)和農(nóng)業(yè)會(huì)越來(lái)越大的干擾到銅在土壤中的分布。例如工業(yè)中各種含銅廢水的排放，礦石尾礦的不適當(dāng)處理等；農(nóng)業(yè)中用含銅廢水灌溉和含銅農(nóng)藥、化肥的應(yīng)用等均能造成土壤的銅污染。 銅可在土壤中富集并被農(nóng)作物吸收。在靠近銅冶煉廠附近的土壤，含有高濃度的銅。巖石風(fēng)化和含銅廢水灌溉均可使銅在土壤中積累并長(zhǎng)期保留。德意志聯(lián)邦共和國(guó)一些銅冶煉廠附近，土壤含銅量為正常土壤的3232倍。在銅污染的土壤生長(zhǎng)的植物

6、，含銅量為正常植物的3350倍。 土地是農(nóng)業(yè)的基本。中國(guó)歷來(lái)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，有將近三分之二的人口生活在農(nóng)村，他們依靠土地生存。對(duì)土壤污染的治理已經(jīng)稱為刻不容緩的大事。（3） 銅對(duì)大氣的污染因?yàn)殂~屬于重金屬，所以相對(duì)于其對(duì)水和土壤的污染，銅對(duì)大氣的污染顯得有點(diǎn)單一，但我們也應(yīng)給以相當(dāng)?shù)闹匾暋ｃ~對(duì)大氣的污染主要來(lái)自冶煉過(guò)程中，銅及其化合物的煙塵隨煙道氣進(jìn)入大氣，造成污染。1.2重金屬?gòu)U水的處理現(xiàn)狀由于重金屬與人類生活息息相關(guān)，且污染又特別嚴(yán)重，故一直以來(lái)都是環(huán)境工作者研究的重點(diǎn)。治理重金屬污染廢水的方法有很多種，傳統(tǒng)方法有：中和沉淀法、化學(xué)沉淀法、氧化還原法、氣浮法、電解法、蒸發(fā)法、凝固法、離子交換

7、法、吸附法、溶劑萃取法、液膜法、反滲透法和電滲析法等。它們各有優(yōu)點(diǎn)，但又不同程度的存在著投資達(dá)、耗能高、操作困難、易產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題。特別是在處理低含量重金屬污染廢水時(shí)其操作費(fèi)用和原材料成本相對(duì)過(guò)高。近年來(lái)，環(huán)境工程界越來(lái)越重視廉價(jià)高效替代技術(shù)的研究及其實(shí)際工程應(yīng)用，其中包括低成本吸附劑。首先需要明確的是何謂“低成本”。已有的研究成果中很少有關(guān)于成本方面的信息，并且各吸附劑的成本取決于處理的情況及其在當(dāng)?shù)氐馁Y源豐富程度。一般而言，如果吸附劑不需要太多處理，自然資源豐富或是另一個(gè)工廠的副產(chǎn)品或廢物，則被認(rèn)為是“低成本”的。當(dāng)然，通過(guò)活化、改型、改性，可提高吸附容量，從而彌補(bǔ)額外處理的成本。已經(jīng)

8、公開(kāi)發(fā)表的低成本吸附劑主要可分為兩類：（1）生物質(zhì)（包括林業(yè)、農(nóng)業(yè)的廢棄物）：樹(shù)皮/富含單寧酸的物質(zhì)，木質(zhì)素，幾丁質(zhì)/甲殼素，死的生物體，苔蘚，海草/海藻/褐藻酸，廢棄的茶葉，稻殼，羊毛，棉花等；（2）地質(zhì)材料（包括礦物利用后的工業(yè)廢棄物）：沸石，粘土，泥炭，有鐵氧化物包殼的砂，粉煤灰等4。由于這些吸附劑普遍具有吸附效率高，成本低的特點(diǎn)，近年來(lái)得到了快速發(fā)展，相信它們的前景會(huì)越來(lái)越好。科學(xué)家們對(duì)銅污染的研究已經(jīng)有很多年，對(duì)其污染的治理也有了很多成果，傳統(tǒng)的銅污染治理方法有中和沉淀法、電解氣浮法、膜分離技術(shù)、離子交換法、吸附法等。1.2.1中和沉淀法傳統(tǒng)的中和沉淀法是向廢水中投加堿性物質(zhì)，使重金

9、屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘贇溲趸锍恋沓?。常用的中和劑有石灰、石灰石、電石渣、碳酸鈉、氫氧化鈉等，其中以石灰應(yīng)用最廣。因?yàn)槭也粌H起中和作用，而且可以起到絮凝的作用，使去除效果更好。但這類方法藥劑用量大，需調(diào)整pH，污泥量多。且廢水中的絡(luò)合劑會(huì)干擾銅離子的沉淀，需預(yù)處理去除4。1.2.2電解氣浮法電解氣浮法使將電解反應(yīng)、絮凝沉淀以及氣浮法結(jié)合起來(lái)的一種新的方法。在電解過(guò)程中，廢水中金屬離子隨可溶性陽(yáng)極的剝離生成膠狀氫氧化物，并借助電解時(shí)產(chǎn)生的氫氣和氧氣泡浮生到液面，經(jīng)刮除予以分離。采用電解氣浮法同時(shí)去除多種金屬離子具有凈化效果好，泥渣量少，占地面積小，噪音小等優(yōu)點(diǎn)，但電耗太大5。1.2.3膜分離技術(shù)膜

10、分離技術(shù)是將水進(jìn)行適當(dāng)前處理如氧化、還原、吸附等手段之后，將水中的銅離子轉(zhuǎn)化為特定大小的不溶態(tài)微粒，然后通過(guò)濾膜將離子除去。該技術(shù)采取的主要方式有電滲析法(Electrodialysis,簡(jiǎn)稱 ED) 、液膜法(Liquid membran，簡(jiǎn)稱LM) 、納濾法(Nanofiltration，簡(jiǎn)稱NF)超低壓反滲透膜(ULPROM) 、膠束增強(qiáng)超濾法 (Micellar -enhanced ultrafiltraion ，簡(jiǎn)稱 MEUF)和水溶性聚合物絡(luò)合超濾法等。膜分離技術(shù)作為一種高新技術(shù)在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域已有廣泛的研究和探索，由于其分離效率高、無(wú)相變、節(jié)能環(huán)保、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，使

11、其在水處理領(lǐng)域具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)優(yōu)勢(shì)，已成為工業(yè)廢水處理不可缺少的技術(shù)之一5。1.2.4離子交換法以泥炭、木質(zhì)素、纖維素等為原材料制成各種離子交換樹(shù)脂和螯合樹(shù)脂可去除水體中的銅離子，其中螯合樹(shù)脂不僅保有一般離子交換樹(shù)脂所具有的優(yōu)點(diǎn)，又具備有機(jī)試劑所特有的高選擇性的特色。離子交換纖維是一種新型纖維狀吸附與分離材料 ,具有比表面積大、傳質(zhì)距離短、吸附和解吸速度快等優(yōu)點(diǎn)。1.2.5吸附法采用吸附方法處理水中的重金屬主要是通過(guò)吸附材料的高比表面積的蓬松結(jié)構(gòu)或者特殊功能基團(tuán)對(duì)水中重金屬離子進(jìn)行物理吸附或者化學(xué)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5。1.2.6其它方法除了以上列出

12、的幾種傳統(tǒng)的處理方法之外，各國(guó)的環(huán)境工作者們正致力于研究新的高效快速的重金屬污染處理方法，以滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展所帶來(lái)的各種各樣的污染。目前的研究熱點(diǎn)有有機(jī)材料法、生物法等。(1)有機(jī)材料法開(kāi)發(fā)和研制新型的有機(jī)功能材料也是當(dāng)前水處理研究的一大熱點(diǎn)。通過(guò)合成高分子材料或?qū)ΜF(xiàn)有材料進(jìn)行改性、接枝、賦予其新集團(tuán)、新功能，使所得材料可與水中的重金屬離子發(fā)生離子交換、化學(xué)吸附或螯合等作用，從而將重金屬離子去除。目前已經(jīng)有人研制出了一種新型的具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)且對(duì)重金屬離子具有特殊吸附功能的泡沫塑料 ,該材料具有處理重金屬能力強(qiáng)，價(jià)格低廉且可以反復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)5。（2）生物法生物法即利用微生物對(duì)水環(huán)境中的銅離子進(jìn)

13、行去除。微生物對(duì)銅離子的去除作用是利用微生物的生物學(xué)性質(zhì)對(duì)廢水溶液中的銅離子進(jìn)行生物去除和生物體內(nèi)積累，然后通過(guò)一定的方法使銅離子從微生物體內(nèi)釋放出來(lái)，以降低銅離子的濃度，從而消除銅離子對(duì)環(huán)境的污染。微生物之所以能夠去除水中的銅離子，其主要原因是微生物細(xì)胞能夠?qū)⑷芤褐械你~離子在細(xì)胞體中“積累”起來(lái)，進(jìn)而達(dá)到富集和去除銅離子的效果。微生物對(duì)重金屬離子的去除技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景，它為我們?cè)诮鉀Q重金屬離子對(duì)環(huán)境的污染開(kāi)辟了一條嶄新的道路。但是，目前這方面的研究主要局限于實(shí)驗(yàn)室，還未能廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)保領(lǐng)域中，其主要原因是微生物對(duì)重金屬離子的去除能力還不夠大；此外，在去除過(guò)程中達(dá)到平衡的時(shí)間

14、還比較長(zhǎng)。在今后的研究工作中，加強(qiáng)對(duì)新型菌種研究開(kāi)發(fā)，選擇對(duì)重金屬離子去除量大、去除反應(yīng)達(dá)到平衡所用時(shí)間短的菌種是研究的重點(diǎn)5。1.3 吸附法處理重金屬?gòu)U水的研究現(xiàn)狀1.3.1 概述生物質(zhì)吸附由于其材料材料來(lái)源方便、費(fèi)用低、選擇性好、無(wú)二次污染等優(yōu)越條件成為現(xiàn)階段重金屬吸附法法去除方面的研究熱點(diǎn)。在專用的能源作物與能源林木,糧食作物和飼料作物殘留物,樹(shù)木和木材廢棄物及殘留物,各種水生植物、草、殘留物、纖維和動(dòng)物廢棄物、城市垃圾等材料作為吸附劑來(lái)吸附廢水中重金屬離子方面均有研究，其中以農(nóng)林廢棄物作為吸附劑的研究更為廣泛。1.3.2 生物質(zhì)吸附優(yōu)點(diǎn)生物質(zhì)是指任何可再生的或可循環(huán)的有機(jī)物質(zhì),包括專用

15、的能源作物與能源林木,糧食作物和飼料作物殘留物,樹(shù)木和木材廢棄物及殘留物,各種水生植物、草、殘留物、纖維和動(dòng)物廢棄物、城市垃圾和其它廢棄材料。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)谥亟饘購(gòu)U水治理技術(shù)的基礎(chǔ)上尋找各種治理重金屬?gòu)U水的材料,其中生物質(zhì)材料是一種能有效處理重金屬?gòu)U水的可再生資源。工業(yè)廢液排放前經(jīng)過(guò)生物質(zhì)材料的處理,可以減少對(duì)環(huán)境的污染。生物質(zhì)材料處理重金屬離子后的廢棄物處理大致可以采用以下兩種方法:（1）焚燒對(duì)于體積龐大的生物質(zhì)材料在吸附重金屬離子后，可通過(guò)焚燒的方法既能產(chǎn)熱又能大幅度減少體積，最后收集殘留的灰燼進(jìn)行填埋，或者將灰燼中的重金屬溶出實(shí)現(xiàn)富集，再進(jìn)行電解達(dá)到資源化利用的目的，這種方法

16、可省卻化學(xué)沉淀劑或吸附劑的使用，且可繼續(xù)利用生物質(zhì)材料的熱值,實(shí)現(xiàn)可再生資源的循環(huán)利用;（2）固定化技術(shù)木質(zhì)素磺酸鹽、單寧類物質(zhì)可用于水泥、混凝土等建筑材料中作外加劑6 。木質(zhì)素磺酸鹽、單寧類生物質(zhì)材料處理重金屬離子后的沉淀物,處理體積小且熱值低,不適用于焚燒處理,則可添加到建筑材料如水泥、瀝青中進(jìn)行固化,既可實(shí)現(xiàn)重金屬離子的無(wú)害化,又可作為外加劑使用。由于生物質(zhì)材料來(lái)源方便、費(fèi)用低、選擇性好、無(wú)二次污染，因此在處理重金屬?gòu)U水方面有廣闊的應(yīng)用前景,尤其對(duì)低濃度重金屬(含量在100mg/L以下) 水體處理效果明顯。1.3.3用于生物吸附的生物質(zhì)用于生物吸附的生物質(zhì)種類繁多，其中包括：專用的能源作

17、物與能源林木,糧食作物和飼料作物殘留物,樹(shù)木和木材廢棄物及殘留物,各種水生植物、草、殘留物、纖維和動(dòng)物廢棄物、城市垃圾和其它廢棄材料。1.3.4 生物質(zhì)吸附機(jī)理的研究動(dòng)物類生物質(zhì)材料方面，甲殼素,特別是殼聚糖衍生物能與重金屬離子形成穩(wěn)定鰲合物的原因在于殼聚糖分子結(jié)構(gòu)中含有大量的伯氨基7 ,此基團(tuán)中N 上的孤對(duì)電子,可投入到重金屬離子的空軌道中,通過(guò)配位鍵結(jié)合,形成極好的五環(huán)狀鰲合聚合物,使直鏈的殼聚糖形成交鏈的高聚物,能吸收許多重金屬離子如Zn2+、Cu2+、Cd2+、Ag+、Cr3+、Ni2+、Hg2+、Pb2+等。近年來(lái)我國(guó)對(duì)以甲殼素、殼聚糖衍生物作為金屬離子吸附劑(鰲合劑) 、水處理絮凝

18、劑及分離膜材料應(yīng)用于水處理的研究很活躍8。植物類生物質(zhì)吸附劑方面，活性炭吸附重金屬的機(jī)理為:一是重金屬離子在活性炭表面可發(fā)生離子交換反應(yīng);二是重金屬離子與活性炭表面的含氧官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)吸附;三是重金屬離子在活性炭表面沉積而發(fā)生的物理吸附。pH 值和活性炭投加量是影響活性炭從水中吸附重金屬的主要因素。王桂芳等9研究了活性炭對(duì)水中重金屬離子的去除效果;張建策等10 討論了表面改性對(duì)活性炭吸附重金屬性能的影響。農(nóng)業(yè)廢棄物原料包括制糖甜菜廢絲、甘蔗渣、稻草、大豆殼、花生皮、玉米芯、樹(shù)皮等,它們中含有的聚合物如纖維素、半纖維素、果膠、木素和蛋白質(zhì)具有天然交換能力和吸收特性,其結(jié)合重金屬離子的活性部位是巰

19、基、氨基、鄰醌和鄰酚羥基。通過(guò)共聚和交聯(lián)作用等化學(xué)改性方法可以提高其對(duì)重金屬的結(jié)合能力。林業(yè)廢棄物包括鋸末、樹(shù)皮和樹(shù)葉等。樹(shù)皮中含有聚酚類化合物(通常稱為蹂酸類) ,在適宜的溫度和pH 值條件下具有從廢水中吸附大量金屬陽(yáng)離子的能力。Randall等11研究了多種樹(shù)皮對(duì)金屬離子的吸附性能,發(fā)現(xiàn)水杉、赤楊、黑櫻桃、威斯康星紅槭、糖槭、黑松、水杉、銀樅和西特喀杉等樹(shù)皮均具有優(yōu)良的金屬離子吸附能力。Vazquez等12在50 及酸性條件下用甲醛處理磨碎的松樹(shù)皮,用以固定單寧等多羥基酚類化合物,處理后的樹(shù)皮對(duì)溶液中的Cd2+和Hg2+具有良好的吸附性能。農(nóng)林廢棄物具有下列性質(zhì):成本低、不需要再生,采用氧

20、化的方法可回收重金屬和熱能;細(xì)胞的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)使其具有高的表面積(多孔性)；有較高化學(xué)活性,易產(chǎn)生高濃度的吸附金屬離子的活性基團(tuán),更容易化學(xué)改性；比纖維材料更加容易交聯(lián),不易溶于水；對(duì)于重金屬離子含量低的廢水(如0-100×10-6) 更加有效。1.3.5 對(duì)鉛的吸附研究鉛污染一直是各國(guó)學(xué)者關(guān)注的問(wèn)題，在生物吸附的研究中，人們也對(duì)鉛表現(xiàn)出了很大的興趣。陳國(guó)青等13做了超細(xì)竹炭對(duì)水中Pb2+的吸附效果的研究，以石墨爐原子吸收法探求pH 值、吸附時(shí)間、溫度、重金屬離子Cd2+和Cu2+、聚合氯化鋁(PAC) 等因素對(duì)超細(xì)竹炭吸附除鉛效果的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：超細(xì)竹炭對(duì)Pb2+具有較強(qiáng)的吸附能力

21、,pH 值、吸附時(shí)間和溫度是影響吸附效果的重要因素,在pH為4.0、吸附30 min、水溫25 時(shí),超細(xì)竹炭對(duì)Pb2+的吸附率為99.8 %。Ca2+以及添加PAC 對(duì)鉛的吸附會(huì)有一定的影響,重金屬離子Cd2+、Cu2+對(duì)吸附作用影響很小。王桂仙等14進(jìn)行了改性竹炭對(duì)含鉛廢水吸附處理的效果研究，研究了商用竹炭和改性竹炭對(duì)含鉛廢水的吸附處理的實(shí)驗(yàn)條件及效果。結(jié)果表明, 對(duì)一定質(zhì)量濃度及一定量含鉛廢水處理時(shí), 只要條件和吸附劑竹炭的投放量合適, 鉛的去除率均可達(dá)99.9%以上。以我國(guó)飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中鉛含量0.05 mg/L為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)廢水中鉛的含量，給出了吸附處理所需吸附劑投料量的估算方法和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)

22、證結(jié)果，為竹炭在含鉛廢水處理中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。1.3.6 對(duì)鉻的吸附研究Ahmed El Nemr等15研究了用棗樹(shù)種子活性炭吸附廢水中的鉻，用硫酸處理海棗種子，得到活性炭，室溫下研究初始金屬濃度、pH值、接觸時(shí)間等對(duì)吸附的影響。王桂仙，張啟偉16研究了竹炭對(duì)溶液中五價(jià)鉻的吸附特性，研究?jī)?nèi)容包括接觸時(shí)間、pH、投料量、吸附溫度和溶液中鉻的初始質(zhì)量濃度對(duì)吸附的影響。結(jié)果表明，竹炭能有效地除去水溶液中的鉻。在pH=3.0-6.2的Hac-NaAc 緩沖體系中, 竹炭對(duì)溶液中的鉻均有較大的吸附能力, 最佳的吸附酸度為pH3.5； 吸附溫度升高, 吸附量增大, 說(shuō)明吸附是吸熱過(guò)程；Freundli

23、ch 等溫吸附模型能較好的描述吸附過(guò)程；用NaOH和微波加熱法對(duì)吸附后的竹炭進(jìn)行再生試驗(yàn), 竹炭的吸附能力可恢復(fù)到原來(lái)的98%以上。李巧玲等17進(jìn)行了竹炭對(duì)Cr（）的吸附性能研究，研究了竹炭對(duì)溶液中Cr（）的吸附性能, 考察了溶液pH 值、竹炭粒徑、吸附時(shí)間、竹炭用量和溶液初始質(zhì)量濃度對(duì)吸附的影響. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：竹炭對(duì)Cr（）的吸附主要受Cr（） 溶液的pH 值、初始質(zhì)量濃度和竹炭粒徑的影響, pH 為1 時(shí)吸附效果最好，竹炭的動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程符合二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程。當(dāng)Cr（）溶液初始質(zhì)量濃度為50 mg/L , pH 為1, 震蕩吸附84 h 后, 吸附量為3813 mg/g, 震蕩吸附7 d

24、 后, 飽和吸附量為4611 mg/g. 竹炭對(duì)Cr（）的吸附符合Langmuir 和Freundlich 吸附等溫方程。1.3.7 對(duì)鋅的吸附研究Srivastava 等18 研究了木質(zhì)素對(duì)Pb2+和Zn2+的吸附作用,研究表明在30時(shí)木質(zhì)素對(duì)Pb2+和Zn2+的吸附能力分別為15.87mg/g 和7.3mg/g , 在40 時(shí)分別增加為18.65mg/g 和9.5mg/g。王桂仙, 張啟偉19進(jìn)行了竹炭對(duì)溶液中Zn2+的吸附行為研究，研究了竹炭對(duì)溶液中Zn2+的吸附行為。測(cè)定了接觸時(shí)間、pH值、投料量、吸附溫度和溶液中Zn2+的初始濃度對(duì)吸附的影響。結(jié)果表明:竹炭能有效除去水溶液中的Zn2

25、+；在pH =3.2-6.2的HAc-NaAc緩沖體系中,竹炭對(duì)溶液中的Zn2+均有較大的吸附能力,其最佳吸附酸度pH=5.3；吸附溫度升高,吸附量減小,說(shuō)明吸附是放熱過(guò)程；研究表明Freundlich等溫吸附模型能較好的描述吸附過(guò)程。用水和微波加熱的方法對(duì)吸附后的竹炭進(jìn)行再生,竹炭的吸附能力可恢復(fù)到原來(lái)的97%以上。1.3.8 綜合吸附研究李琳等20 用植物單寧處理了水中Pb2+、Cd2+、Cr3+、Zn2+、Mn2+、Fe2+等有毒重金屬離子,在中性或微堿性條件下，幾種金屬離子的最佳去除率分別可達(dá)80.6%、92.2%、85.3%、91.4%、85.0%、86.0%。1.4課題的目的意義及

26、研究?jī)?nèi)容1.4.1 目的及意義近年來(lái)，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，重金屬的用途越來(lái)越廣泛，用量不斷增加，含重金屬的污染物排放越來(lái)越多，對(duì)環(huán)境的污染也日趨嚴(yán)重。銅與鎘由于即是生物體的必需微量元素，又是環(huán)境污染元素，加上其在環(huán)境化學(xué)行為上的差異，因而在農(nóng)業(yè)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域常被研究。但就目前情況而言，人類對(duì)含重金屬尤其是對(duì)含微量銅和鎘的廢水的處理方法的研究還處于傳統(tǒng)方法的水平上，而傳統(tǒng)方法都或多或少的存在著處理成本偏高的問(wèn)題，因此用廉價(jià)的原料處理廢水現(xiàn)在已經(jīng)成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前人們已經(jīng)對(duì)多種價(jià)格相對(duì)較低的原料進(jìn)行了研究，例如樹(shù)皮、苔蘚、羊毛、粉煤灰等，其中生物質(zhì)材料尤其是細(xì)菌、真菌等微生物體由于其

27、來(lái)源龐大成為人們研究的重點(diǎn)枯樹(shù)葉是隨處可以獲得的東西，用它作為處理銅與鎘污染廢水的吸附劑原材料具有經(jīng)濟(jì)、高效、無(wú)二次污染等特點(diǎn)。本課題通過(guò)對(duì)枯樹(shù)葉處理含銅或鎘廢水的各項(xiàng)指標(biāo)的研究，旨在確定樹(shù)葉處理含重金屬?gòu)U水的最適pH，最適溫度，最適吸附時(shí)間、吸附的最適銅初始濃度。并研究經(jīng)過(guò)改性的樹(shù)葉的處理效果，改性樹(shù)葉分別是通過(guò)鹽酸、氫氧化鈉、甲醛、雙氧水處理。對(duì)本試驗(yàn)的研究結(jié)果對(duì)于含銅與鎘，尤其是含微量銅鎘廢水的生物處理以及該技術(shù)的深入研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)有重要的指導(dǎo)作用。1.4.2 研究?jī)?nèi)容本課題的主要研究?jī)?nèi)容確定如下：（1）溫度對(duì)吸附效果的影響；（2）各改性樹(shù)葉在相同條件下對(duì)吸附效果的影響；（3）銅離子與鎘

28、離子的初始濃度對(duì)吸附效果的影響；（4）接觸時(shí)間對(duì)吸附效果的影響；（5）測(cè)定各改性樹(shù)葉作為吸附劑的等電點(diǎn)；（6）各改性樹(shù)葉對(duì)重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附效果的研究；（7）吸附動(dòng)力學(xué)的研究。2 實(shí)驗(yàn)方法與測(cè)試方法2.1 實(shí)驗(yàn)方法2.1.1 樹(shù)葉的收集與預(yù)處理(1)樹(shù)葉的收集本實(shí)驗(yàn)所用的樹(shù)葉是青島市常見(jiàn)的綠化樹(shù)種法國(guó)梧桐的葉子，因此可以就地取材，在秋季收集落葉以備用。(2)樹(shù)葉的預(yù)處理樹(shù)葉用軟化水清洗數(shù)次，除去灰塵和溶于水的雜質(zhì)，清洗過(guò)程直到清洗的水沒(méi)有顏色并且水的電導(dǎo)率和紫外吸光度都趨向于零，pH也保持不變?yōu)橹?。洗凈后的?shù)葉放在烘箱中50放置三天。干樹(shù)葉被切成小碎片、粉碎并且用篩子篩取合適的顆粒（<0

29、.5mm）。從到30-40目(對(duì)應(yīng)于0.55-0.38mm)，40目以上的顆粒。得到的樹(shù)葉顆粒放置在一個(gè)空氣循環(huán)烘箱里保持50烘干七天后保存在干燥器中備用。（3）樹(shù)葉改性酸改性：鹽酸改性，取樹(shù)葉適量放入一定濃度的鹽酸溶液中，攪拌4個(gè)小時(shí)后，過(guò)濾，用蒸餾水洗至濾液呈中性，于6070 干燥，得酸改性樹(shù)葉。堿改性：NaOH改性，取樹(shù)葉適量放入一定濃度的堿溶液中，攪拌2個(gè)小時(shí)后，過(guò)濾，用蒸餾水洗至濾液呈中性，于6070 干燥，得堿改性樹(shù)葉。甲醛改性：取適量樹(shù)葉和1%甲醛一起置入錐形瓶中,加入適量 0.25mol/L的硫酸,在50下（放到搖床上）反應(yīng)2 h ,過(guò)濾,用蒸餾水洗至濾液呈中性,于6070 干

30、燥,得甲醛改性樹(shù)葉。H2O2改性:：取適量樹(shù)葉和一定量的H2O2一起置入燒杯中,在常溫下改性2 h ,過(guò)濾,用蒸餾水洗至濾液呈中性,于6070 干燥,得H2O2改性樹(shù)葉。2.1.2 吸附實(shí)驗(yàn)方法（1）衡量吸附效果的參數(shù)用來(lái)衡量樹(shù)葉吸附效果的參數(shù)為平衡吸附量：L=( C0-C)/Cb；式中，C0 為吸附前溶液中金屬離子的質(zhì)量濃度（mg/L）；C 為吸附后溶液中金屬離子的質(zhì)量濃度（mg/L）；Cb 為菌體質(zhì)量濃度（g/L）（2）靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)方法確定各個(gè)條件下的最佳參數(shù)值，具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)反應(yīng)溫度對(duì)吸附效果的影響稱取五份0.25g的樹(shù)葉顆粒放入相應(yīng)的錐形瓶中，再分別加入100mL

31、濃度為100 mgL-1的Cu2+和Cd2+溶液，在溫度分別為25、35、45，轉(zhuǎn)速400rpm條件下進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。達(dá)到吸附平衡后每隔50分鐘取樣用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)量溶液中Cu2+和Cd2+的濃度。（2）初始濃度對(duì)吸附效果的影響分別稱取0.5g的改性樹(shù)葉顆粒（0.380.25 mm）放入相應(yīng)的錐形瓶中，再分別加入200mL濃度為50mgL-1、100mgL-1、200 mgL-1、300 mgL-1的Cd2+(Cu2+)溶液，在25，400rpm恒溫水浴條件下進(jìn)行吸附。用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)量時(shí)間為1min、3min、5min15min、18min、21min、25min、30min、40

32、min、50min、100min300min時(shí)的溶液中Cd2+(Cu2+)的濃度。（3）動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)：分別稱取四份0.5g的改性樹(shù)葉放入相應(yīng)的錐形瓶中，再分別各自加入200mL的50、100、200、300mg/L的Cu2+( Cd2+)溶液，在25溫度下400rpm下恒溫水浴條件下進(jìn)行吸附。用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)量時(shí)間為1 min、3 min、5 min、7 min、9 min、12 min、15 min、18 min、21 min、25 min、30 min、50 min、100min、150min、200min、250min、300min時(shí)的溶液中Cu2+( Cd2+)的濃度。2.2藥品與

33、儀器2.2.1藥品表2-1所列為實(shí)驗(yàn)研究所用藥品。表2-1 實(shí)驗(yàn)試劑一覽表Table 2-1 List of reagents used in the experiment藥品名稱化學(xué)式品級(jí)生產(chǎn)廠家硝酸銅Cu(NO3)2.3H2O分析純天津市正斯夫化工有限公司單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液銅CuGSB04-1725-2004國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心2.2.2儀器 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所用到的儀器設(shè)備如表2-2所示。表2-2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備一覽表Table 2-2 Facilities of experiment儀器設(shè)備名稱型號(hào)生產(chǎn)廠家用途回旋式水浴恒溫振蕩器SHZ-82江蘇正基儀器有限公司提供恒溫并且產(chǎn)生振蕩注射器

34、10ml漯河市曙光醫(yī)療器械有限公司取水樣用微孔濾膜0.25微米上海市新亞凈化器件廠攪拌吸附原子吸收分光光度計(jì)火焰加石墨爐型北京普析通用儀器有限責(zé)任公司測(cè)量銅、鎘離子濃度酸度計(jì)PHS-25C上海理達(dá)儀器廠測(cè)量溶液的pH值數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱GZX-9246MBE上海博訊實(shí)業(yè)有限公司干燥樹(shù)葉電子天平Y(jié)P202N上海精密科學(xué)儀器有限公司稱量藥品和樹(shù)葉電導(dǎo)率儀DDS-11A上海理達(dá)儀器廠測(cè)量水中的電導(dǎo)率多功能食品加工機(jī)XBLL-23C上海帥佳電子科技有限公司將樹(shù)葉攪碎成細(xì)顆粒篩子標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩浙江上虞滬江儀器紗篩廠將細(xì)小的樹(shù)葉顆粒分出不同粒徑333 結(jié)果與討論3.1不同改性吸附劑的比較3.1.1初始濃度對(duì)吸附效

35、果的影響實(shí)驗(yàn)方法：（1）分別稱取0.5g的改性樹(shù)葉顆粒（0.380.25 mm）放入相應(yīng)的錐形瓶中，再分別加入200mL濃度為50mgL-1、100mgL-1、200 mgL-1、300 mgL-1的Cd2+(Cu2+)溶液，在25，400rpm恒溫水浴條件下進(jìn)行吸附。（2）用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)量時(shí)間為1min、3min、5min15min、18min、21min、25min、30min、40min、50min、100min300min時(shí)的溶液中Cd2+(Cu2+)的濃度。圖3-1 重金屬濃度對(duì)吸附量的影響Fig.3-1 Influence of metal concentration on

36、 sorption quantity 圖3-1中，a圖為鎘離子初始濃度對(duì)吸附量的影響，b圖為銅離子初始濃度對(duì)吸附量的影響。結(jié)果表明：當(dāng)銅離子濃度升高時(shí)，樹(shù)葉對(duì)銅離子的吸附量增加，并且到達(dá)吸附終點(diǎn)的時(shí)間也縮短了。這可能是因?yàn)殂~離子的濃度增加了也就加大了銅離子和樹(shù)葉顆粒碰撞的機(jī)率。另外因?yàn)榈润w積溶液中銅()離子（鎘離子）的含量是隨其濃度的增大而增大的,而一定含量的樹(shù)葉顆粒表面所能吸附銅() （鎘離子）離子的量是一定的。當(dāng)樹(shù)葉對(duì)銅()離子（鎘離子）的吸附達(dá)到吸附平衡, 銅()離子（鎘離子）不再被吸附24。因而銅()離子（鎘離子）的初始濃度越大, 等體積溶液中殘余銅()離子（鎘離子）的量也越大, 吸附

37、率降低25。作者認(rèn)為, 樹(shù)葉的吸附能力是有限的, 一定質(zhì)量的樹(shù)葉, 在低質(zhì)量濃度區(qū), 樹(shù)葉的吸附能力未達(dá)飽和, 所以隨吸附質(zhì)量濃度的增大吸附量增大較快; 而在高質(zhì)量濃度區(qū), 由于樹(shù)葉的吸附能力趨于飽和, 所以吸附量的增大減緩。3.1.2重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附的研究實(shí)驗(yàn)方法：（1）分別稱取0.25g的改性樹(shù)葉顆粒（0.380.25 mm）放入相應(yīng)的錐形瓶中，再各自加入50ml、濃度為200 mgL-1的Cd2+和Cu2+溶液，分別在25、35、45的溫度下恒溫400rpm下水浴條件下進(jìn)行吸附。（2）用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)量時(shí)間為100min、150min、200min、250min、300min時(shí)的

38、溶液中Cd2+和Cu2+的濃度。圖3-2 不同溫度各改性樹(shù)葉對(duì)Cd2+和Cu2+競(jìng)爭(zhēng)吸附效果Fig.3-2 Different temperature various modified leaf to Cd2+ and Cu2+ competition adsorption effect 圖3-2中，a、b、c圖分別為25度、35度、45度下各改性樹(shù)葉對(duì)銅離子和鎘離子競(jìng)爭(zhēng)吸附效果比較。由可以看出， 25度下，未改性樹(shù)葉和堿改性樹(shù)葉對(duì)銅離子吸附效果強(qiáng)于鎘離子，但相差不大；而其他改性樹(shù)葉則相反。35度時(shí)對(duì)每一種樹(shù)葉，吸附銅離子的能力遠(yuǎn)強(qiáng)于鎘離子。45度與25度時(shí)的結(jié)果相當(dāng)，未改性樹(shù)葉和堿改性樹(shù)葉對(duì)

39、銅離子吸附效果強(qiáng)于鎘離子，但相差不大；而其他改性樹(shù)葉則相反。3.1.3 溫度對(duì)吸附效果的影響實(shí)驗(yàn)方法：（1）分別稱取0.25g的改性樹(shù)葉顆粒（0.380.25 mm）放入相應(yīng)的錐形瓶中，再各自加入100mL濃度為100 mgL-1的Cd2+(Cu2+)溶液，分別在25、35、45的溫度下恒溫?fù)u床水浴條件下進(jìn)行吸附。（2）用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)量時(shí)間為100min、150min、200min、250min、300min時(shí)的溶液中Cd2+(Cu2+)的濃度。圖3-3 溫度對(duì)重金屬離子吸附量的影響Fig.3-3 Temperature to heavy metal ion adsorptive ca

40、pacity influence a圖為溫度對(duì)銅離子吸附量的影響，b圖為溫度對(duì)鎘離子吸附量的影響。由圖可以看出，總體而言，每一種樹(shù)葉，溫度對(duì)銅離子與鎘離子的吸附量影響并不大。對(duì)銅離子來(lái)說(shuō)，隨溫度升高，吸附量有上升趨勢(shì)；對(duì)鎘離子來(lái)說(shuō)，相對(duì)25度和45度，35度時(shí)的吸附量最大。溫度高的溶液更容易出現(xiàn)解析現(xiàn)象，這可能是因?yàn)闇囟仍礁呤沟秒x子活度越高，布朗運(yùn)動(dòng)也越激烈，吸附到吸附劑表面的離子容易再脫離吸附劑的吸附重新回到溶液中。這是由于溫度的升高會(huì)使粒子運(yùn)動(dòng)加劇,離子的活性增加,離子更加容易滲透到樹(shù)葉的孔隙當(dāng)中從而使吸附量增加。但溫度過(guò)高, 會(huì)使離子的活性太大, 反而不利于重金屬離子在樹(shù)葉表面吸附27

41、。3.1.4各改性樹(shù)葉的吸附效果比較實(shí)驗(yàn)方法：（1）分別稱取0.25g的改性樹(shù)葉顆粒（0.380.25 mm）放入相應(yīng)的錐形瓶中，再各自加入100mL濃度為100 mgL-1的Cd2+(Cu2+)溶液，分別在25、35、45的溫度下恒溫?fù)u床水浴條件下進(jìn)行吸附。（2）用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)量時(shí)間為100min、150min、200min、250min、300min時(shí)的溶液中Cd2+(Cu2+)的濃度。 圖3-4 各改性樹(shù)葉對(duì)重金屬吸附效果Fig.3-4 Various modified leaf to heavy metal adsorption effect兩圖中a圖為各改性樹(shù)葉對(duì)銅離子吸附效

42、果比較，b圖為對(duì)鎘離子吸附效果比較。明顯地，由上面兩圖可以看出，堿改性樹(shù)葉作為吸附劑吸附重金屬的效果最好，而甲醛改性的樹(shù)葉吸附效果最差。 在50 ml 0.01mol/LNaCl溶液中，用0.01 mol/L HCl或0.01 mol/LNaOH調(diào)節(jié)pH值為2、4、6、8、10、12，加入0.15g吸附劑，在搖床上震蕩24 h，測(cè)定最終pH值，利用初始和最終pH值曲線測(cè)定等電點(diǎn)。0.002.004.006.008.0010.000.002.004.006.008.0010.0012.0014.00initial pHFinalpH原樹(shù)葉氫氧化鈉改性樹(shù)葉鹽酸改性樹(shù)葉甲醛改性樹(shù)葉過(guò)氧化氫改性樹(shù)葉圖

43、3-5 各改性樹(shù)葉等電點(diǎn)Fig.3-5 Various modified leaf isoelectric point由圖3-5可以看出，化學(xué)改性大大改變了吸附劑表面活性，未改性樹(shù)葉的等電點(diǎn)為pH=7.2，鹽酸改性和甲醛改性吸附劑的等電點(diǎn)為pH=4，氧化改性吸附劑等電點(diǎn)為pH=4.7，經(jīng)堿改性的樹(shù)葉的等電點(diǎn)為pH=7.8，化學(xué)改性一定程度上影響了吸附劑表面性能，可能引起它們?cè)谖袨樯系淖兓?1。同時(shí)也驗(yàn)證了前面實(shí)驗(yàn)的一個(gè)共同結(jié)論，堿改性吸附劑的吸附效果最好。由此，我們可以得出結(jié)論，分別經(jīng)過(guò)堿、酸、甲醛、氧化改性的樹(shù)葉作為吸附劑吸附重金屬離子，其處理效果最好的是堿改性樹(shù)葉，其它改性樹(shù)葉的吸附能

44、力均弱于普通樹(shù)葉，下面我們將重點(diǎn)討論堿改性樹(shù)葉作為吸附劑的吸附效果以及其動(dòng)力學(xué)研究。3.2堿改性吸附劑對(duì)金屬離子吸附的研究3.2.1接觸時(shí)間對(duì)吸附效果的影響試驗(yàn)方法：（1）分別稱取0.5g的改性樹(shù)葉顆粒（0.380.25 mm）放入相應(yīng)的錐形瓶中，再分別加入200mL濃度為50mgL-1、100mgL-1、200 mgL-1、300 mgL-1的Cd2+(Cu2+)溶液，在25，400rpm恒溫水浴條件下進(jìn)行吸附。（2）用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)量時(shí)間為1min、3min、5min15min、18min、21min、25min、30min、40min、50min、100min300min時(shí)的溶液中

45、Cd2+(Cu2+)的濃度。圖3-6 接觸時(shí)間對(duì)吸附量的影響Fig.3-6 Influence of reaction time to adsorptive capacity圖3-6中，a圖為鎘離子接觸時(shí)間對(duì)吸附量影響，b圖為銅離子接觸時(shí)間對(duì)吸附量影響。由圖3-6可以看出，當(dāng)時(shí)間在100到300分鐘之間吸附量達(dá)到最高值，基本沒(méi)有出現(xiàn)解析現(xiàn)象，使得溶液的重金屬離子增加。此時(shí)樹(shù)葉內(nèi)部的孔隙絕大部分都已經(jīng)達(dá)到吸附飽和狀態(tài), 吸附質(zhì)很難再吸附到樹(shù)葉上面22。3.3吸附動(dòng)力學(xué)的研究試驗(yàn)方法：（1）分別稱取四份0.5g的改性樹(shù)葉放入相應(yīng)的錐形瓶中，再分別各自加入200mL的50、100、200、300mg

46、/L的Cu2+( Cd2+)溶液，在25溫度下400rpm下恒溫水浴條件下進(jìn)行吸附。（2）用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)量時(shí)間為1 min、3 min、5 min、7 min、9 min、12 min、15 min、18 min、21 min、25 min、30 min、50 min、100min、150min、200min、250min、300min時(shí)的溶液中Cu2+( Cd2+)的濃度。按以上的實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定25度時(shí),樹(shù)葉對(duì)銅（鎘）吸附的動(dòng)力學(xué)曲線。并同時(shí)測(cè)得吸附平衡時(shí)間te。根據(jù)t和te 對(duì)應(yīng)的濃度ct和ce ,可計(jì)算不同時(shí)間的吸附量q t和平衡吸附量qe。根據(jù)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型方程： ln (qe

47、- q t ) = ln qe k1 t/2.303其k1 為準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程表觀速率常數(shù)14。如果以ln (qe qt )對(duì)時(shí)間t/2.303作圖得良好的線性關(guān)系，則吸附動(dòng)力學(xué)可用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)描述。其中qe 是平衡吸附量；q t是不同時(shí)間t的吸附量。根據(jù)直線斜率可得表觀吸附速率常數(shù)k1。3.3.1 銅離子初始濃度對(duì)速率常數(shù)的影響圖3-7 50mg/l時(shí)log(qe-qt)與時(shí)間的相關(guān)性Fig.3-7 The relationship between log(qe-qt) and time at 50mg/l實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn): 堿改性樹(shù)葉對(duì)銅離子的吸附,以log(qe-qt)對(duì)時(shí)間t作圖均得較好的線性

48、關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為0. 9969，速率常數(shù)為0.0231min-1?？梢?jiàn),堿改性樹(shù)葉對(duì)銅離子的吸附動(dòng)力學(xué)擬用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行描述。下面我們將討論在其他初始濃度時(shí)是否還吸附動(dòng)力學(xué)依然符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。圖3-8 100mg/L時(shí)log(qe-qt)與時(shí)間的相關(guān)性Fig.3-8 The relationship between log(qe-qt) and time at 100mg/L實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn): 堿改性樹(shù)葉對(duì)銅離子的吸附,在前50分鐘以log(qe-qt)對(duì)時(shí)間t作圖均得良好的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為0.9030，速率常數(shù)為0.0522min-1。可見(jiàn),堿改性樹(shù)葉對(duì)銅離子的吸附動(dòng)力學(xué)擬用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)進(jìn)

49、行描述。50分鐘以后由于銅離子解析和吸附的速率開(kāi)始拉近，因此不能表現(xiàn)出線性關(guān)系。圖3-9 200mg/l時(shí)log(qe-qt)與時(shí)間的相關(guān)性Fig.3-9 The relationship between log(qe-qt) and time at 200mg/l圖3-10 300mg/l時(shí)log(qe-qt)與時(shí)間的相關(guān)性Fig.3-10 The relationship between log(qe-qt) and time at 300mg/l表 3-1不同初始濃度對(duì)速率常數(shù)的影響Table 3-1The influence of different initial concentra

50、tion on speed constant濃度動(dòng)力學(xué)方程速率常數(shù)R2 值 50mg/Lln (qe - q t ) = ln qe k1 t/2.3030.0231min-10.9969100mg/L 200mg/L 300mg/L 0.0522min-10.0251min-10.046min-1 0.9030.98240.9785圖3-7到圖3-10是在不同銅離子濃度條件下的log(Qe - Q t )與時(shí)間的關(guān)系圖，由圖可以求出其速率常數(shù)都在0.9以上，說(shuō)明在不同濃度條件下，堿改性樹(shù)葉對(duì)銅離子的吸附基本符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，并且銅離子濃度越低其速率常數(shù)越大，也就是說(shuō)吸附速度越快，最先達(dá)到吸

51、附終點(diǎn)。 二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型方程為： 其中k2 為二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程表觀速率常數(shù)14。如果以t/qt對(duì)時(shí)間t作圖得良好的線性關(guān)系，則吸附動(dòng)力學(xué)可用二級(jí)動(dòng)力學(xué)描述。其中qe 是平衡吸附量；q t是不同時(shí)間t的吸附量。根據(jù)直線斜率可得表觀吸附速率常數(shù)k2。圖3-11 50mg/l時(shí)t/qt對(duì)時(shí)間t的相關(guān)性Fig.3-11 The relationship between t/qt and time at 50mg/l圖3-12 100mg/l時(shí)t/qt對(duì)時(shí)間t的相關(guān)性Fig.3-12 The relationship between t/qt and time at 100mg/l圖3-13 200mg/

52、l時(shí)t/qt對(duì)時(shí)間t的相關(guān)性Fig.3-13 The relationship between t/qt and time at 200mg/l圖3-14 300mg/l時(shí)t/qt對(duì)時(shí)間t的相關(guān)性Fig.3-14 The relationship between t/qt and time at 300mg/l表 3-2不同初始濃度對(duì)速率常數(shù)的影響Table 3-1The influence of different initial concentration on speed constant濃度動(dòng)力學(xué)方程速率常數(shù)R2 值 50mg/Lt/qt=1/kq2+t/qe0.0499min-10.

53、9991100mg/L 200mg/L 300mg/L 0.0270min-10.0148min-10.0179min-1 0.99970.99990.9995圖3-11到圖3-14時(shí)在不同銅離子濃度條件下的t/qt對(duì)時(shí)間t的關(guān)系圖，由圖可以求出其速率常數(shù)都在0.999以上，說(shuō)明在不同濃度條件下，堿改性樹(shù)葉對(duì)銅離子的吸附符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，并且銅離子濃度越低其速率常數(shù)越大，也就是說(shuō)吸附速度越快，最先達(dá)到吸附終點(diǎn)。 對(duì)比一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程與二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，由于二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程的線性相關(guān)系數(shù)更接近1，所以對(duì)銅離子的吸附過(guò)程更加符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。3.3.2 鎘離子初始濃度對(duì)速率常數(shù)的影響圖3-15 50

54、mg/l時(shí)log(qe-qt)與時(shí)間的相關(guān)性Fig.3-15 The relationship between log(qe-qt) and time at 50mg/l圖3-16 100mg/l時(shí)log(qe-qt)與時(shí)間的相關(guān)性Fig.3-16 The relationship between log(qe-qt) and time at 100mg/l圖3-17 200mg/l時(shí)log(qe-qt)與時(shí)間的相關(guān)性Fig.3-17 The relationship between log(qe-qt) and time at 200mg/l實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn): 堿改性樹(shù)葉對(duì)鎘離子的吸附,以log(qe-qt)對(duì)時(shí)間t作圖得不到較好的線性關(guān)系。可見(jiàn),堿改性樹(shù)葉對(duì)鎘離子的吸附動(dòng)力學(xué)不能