花生殼對含鉻廢水的吸附研究

54/62花生殼對含鉻廢水的吸附研究姓名繆亞麗指導(dǎo)教師王老師摘要采納花生殼、改性花生殼、花生殼活性炭對含鉻廢水進(jìn)行了吸附研究，考察了花生殼投加量、吸附時刻、pH值、吸附溫度等對吸附效果的阻礙?；ㄉ鷼じ男允遣杉{甲醛/硫酸改性，花生殼活性炭制備是采納氯化鋅活化制得花生殼活性炭。采納的測定方法是二苯碳酰分光光度法。實(shí)驗結(jié)果表明：（1）采納未改性花生殼，在最佳吸附條件下，花生殼對Cr6+去除率達(dá)到91.90%。（2）采納甲醛/硫酸改性花生殼，在最佳吸附條件下，改性花生殼對Cr6+的去除率達(dá)到95.02%。（3）采納氯化鋅作為活化劑，在最佳活化條件下制得的花生殼活性炭，在最佳吸附條件下，花生殼活性炭對Cr6+的去除率達(dá)到99.90%。綜上所述，改性花生殼、花生殼活性炭可作為處理含鉻廢水的高效吸附材料。關(guān)鍵詞：花生殼；改性；花生殼活性炭；吸附；Cr6+AbstractUsedthepeanutshell,themodifiedpeanutshell,thepeanutshellactivatedcharcoalhasconductedtheadsorptionresearchtothechromicwastewater,inspectedthepeanutshelltothrowtheincrement,theadsorptiontime,thepHvalue,theadsorptiontemperatureandsoontoadsorbstheeffecttheinfluence.Thepeanutshellmodificationisusestheformaldehyde/sulfuricacidmodifiedpeanutshell,whenthepeanutshellactivatedcharcoalpreparationusesthezincchlorideactivationsystemtoresultinthepeanutshellactivatedcharcoal.Usesthedeterminationmethodisthebenzoiccarbonylspectrophotometricmethod.Theexperimentalresultindicatedthat,(1)doesnotusethemodifiedpeanutshell,underthebestadsorptioncondition,thepeanutshellachieves91.90%totheCr6+eliminationrate.(2)usestheformaldehyde/sulfuricacidtothepeanutshellmodifiedconditionunder,themodifiedpeanutshellachieves95.02%underthebestadsorptionconditiontotheCr6+eliminationrate.(3)usesthezincchloridetotaketheactivator,thesystemresultsinthepeanutshellunderthebestactivationcondition,whenbestadsorptioncondition,thepeanutshellactivatedcharcoalachieves99.90%totheCr6+eliminationrate.Insummary,theshell,themodifiedpeanutshell,thepeanutshellactivatedcharcoalmaytaketheprocessingchromicwastewaterthehighlyeffectiveadsorptionmaterial.Keywords:Peanutshell;Modification;Peanutshellactivatedcharcoal;Adsorption;Cr6+目錄第一章前言 11.1研究的背景及意義 11.2研究現(xiàn)狀與分析 21.3研究目的和內(nèi)容 31.3.1研究目的 31.3.2研究內(nèi)容 31.4研究的技術(shù)路線 4第二章花生殼吸附六價鉻的實(shí)驗方法與材料 52.1實(shí)驗材料 52.1.1實(shí)驗試劑 52.1.2實(shí)驗儀器 52.1.3實(shí)驗試劑的配制 52.2實(shí)驗方法 62.2.1花生殼預(yù)處理 62.2.2花生殼改性方法 62.2.3花生殼活化方法 72.3六價鉻的測定方法 72.4標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 8第三章花生殼對Cr6+最佳吸附條件的探討 93.1概述 93.2花生殼目數(shù)對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙 93.3投加量對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙 103.4吸附時刻對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙 113.5溶液pH對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙 113.6吸附溫度對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙 123.7花生殼吸附等溫模型 133.8本章小結(jié) 14第四章改性花生殼對六價鉻離子的吸附研究 154.1概述 154.2不同改性方法對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙 154.3投加量對改性花生殼吸附Cr6+性能的阻礙 164.4溶液pH對改性花生殼吸附Cr6+性能的阻礙 164.5吸附溫度對改性花生殼吸附Cr6+性能的阻礙 174.6吸附時刻對改性花生殼吸附Cr6+性能的阻礙 184.7改性花生殼吸附等溫模型 194.8本章小結(jié) 20第五章花生殼活性炭對六價鉻離子的吸附研究 215.1概述 215.2花生殼活性炭最佳制備工藝探討 215.2.1最佳ZnCl2濃度 215.2.2最佳活化溫度 225.2.3最佳料液比 235.2.4最佳活化時刻 245.3花生殼活性炭對六價鉻最佳吸附條件的探討 255.3.1投加量對花生殼活性炭吸附Cr6+性能的阻礙 255.3.2溶液pH對花生殼活性炭吸附Cr6+性能的阻礙 265.3.3吸附時刻對花生殼活性炭吸附Cr6+性能的阻礙 265.3.4吸附溫度對花生殼活性炭吸附Cr6+性能的阻礙 275.3.5吸附等溫模型 285.4本章小結(jié) 28第六章結(jié)論與建議 30參考文獻(xiàn) 31致謝 34第一章前言1.1研究的背景與意義吸附法是利用吸附劑的獨(dú)特結(jié)構(gòu)去除重金屬離子的一種具有潛力的污水凈化措施。常用的高效吸附劑是活性炭，但因制備成本高、再生困難，使其應(yīng)用受到限制。近年來，生物質(zhì)材料（如花生殼）作為吸附劑用于污水凈化逐漸成為一個研究熱點(diǎn)，盡管生物質(zhì)材料來源豐富、取材方便、價格低廉、用后不必再生、可直接處理，大大降低了重金屬廢水的處理費(fèi)用，因而具有專門好的應(yīng)用前景[1-2]。目前報道的去除重金屬的吸附劑除了樹脂和改性的活性炭外，還有各種礦物、黏土以及廉價的生物吸附材料。盡管這些材料廉價（如花生殼），但普遍存在吸附量不高，專門難得到實(shí)際應(yīng)用，因此開發(fā)廉價且高效的重金屬吸附劑是最為關(guān)鍵的核心問題[3]。由于花生殼粉末的要緊成分中的酚羥基、氨基等對水溶液中金屬離子具有較好的交換、結(jié)合能力，利用花生殼作為吸附劑去除廢水中的重金屬離子具有專門好的吸附效率。以花生殼為基礎(chǔ)原料進(jìn)行改性、活化可制備出新型吸附劑，具有較高且穩(wěn)定的吸附能力[4]。鉻處于周期表中的第vi副族，在自然界中，要緊以Cr3+和Cr6+存在。含鉻廢水中的鉻要緊以Cr6+化合物存在，與Cr3+相比，Cr6+具有致癌致突變能力，在低濃度下也具有相當(dāng)高的毒性，而且容易遷移，具有專門強(qiáng)的氧化能力，其毒性是Cr3+的500倍，對環(huán)境具有專門大的危害，因而降低水體中鉻的含量就顯得尤為重要[5]。然而重金屬不能被生物降解，往往通過食物鏈在生物體內(nèi)累積，對生態(tài)環(huán)境危害極大，是環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)。據(jù)可能，全球每年釋放到環(huán)境中的有毒重金屬達(dá)數(shù)百萬噸，造成水體中重金屬污染，一直是世界普遍存在的環(huán)境污染問題。在我國，Cr6+廣泛運(yùn)用于電鍍、制革、采礦、化工、印染等工業(yè)，重金屬經(jīng)常污染地表水和地下水，特不是人為排放和環(huán)境事故中高濃度重金屬會嚴(yán)峻污染河流和湖泊，危害生態(tài)系統(tǒng)，甚至造成人類飲用水的危害[3]。因此含鉻廢水的有效處理己成為全世界環(huán)境科技工作者共同關(guān)注的問題[6]?；ㄉ鷼ぷ鳛橐环N農(nóng)業(yè)廢棄物，我國資源豐富，但開發(fā)應(yīng)用相對不足，除少量用作飼料外，大量被燒掉或扔掉，造成環(huán)境污染和資源白費(fèi)[7]。將花生殼改性和制備成活性炭用于廢水處理，可達(dá)到以廢治廢，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會效益及環(huán)境效益的統(tǒng)一。本文以花生殼為基礎(chǔ)，研究了未改性花生殼、改性花生殼以及花生殼活性炭對水中Cr6+的吸附作用，探究花生殼用于廢水處理，為花生殼在含Cr6+廢水凈化處理中的應(yīng)用提供理論依據(jù)[8]。1.2研究現(xiàn)狀與分析目前采納花生殼作為吸附劑處理Cr6+的研究已有報導(dǎo)。周艷等[6]將一定量過0.147mm篩的花生殼，放入60℃的烘箱中干燥，制得一般花生殼吸附劑，研究了pH值、吸附時刻、吸附溫度、吸附劑用量對吸附效果的阻礙。得出最佳反應(yīng)條件為：pH值為1.00、在室溫條件下，向50mL20mg·L-1的Cr6+溶液中加入0.50g吸附劑，吸附反應(yīng)1h，Cr6+的去除率達(dá)84.6%。劉智峰等[9]將水洗干燥過0.5mm篩的花生殼50g置于大燒杯中，加入500mL、1mol·L-1的磷酸溶液，攪拌1h后離心去除液體部分，用75℃去離子水洗，去除游離的磷酸，在50℃下烘干制得吸附劑。通過分析溶液pH值、溶液中Cr6+的初始濃度等因素對吸附效率的阻礙，得出pH值對吸附效率的阻礙最大，最佳吸附條件為：溶液pH值2.O0，Cr6+濃度為40mg·L-1，花生殼粉末投加量30g·L-1，反應(yīng)時刻100min，Cr6+的去除率達(dá)96.81%。王恩萱[10]將花生殼粉碎后取粒徑介于2-5mm的顆粒，洗凈烘干，研究花生殼活化溫度、活化時刻、花生殼與氯化鋅的料液比、氯化鋅質(zhì)量濃度對花生殼制備的阻礙，從而制得花生殼活性炭，并研究了pH值、吸附時刻、吸附溫度、吸附劑用量對吸附效果的阻礙。最終得出最佳吸附條件為：活化溫度為500℃，活化時刻為1h，花生殼與氯化鋅溶液的料液比為1:2，氯化鋅溶液質(zhì)量濃度為30%，制得的活性炭。通過正交實(shí)驗得出了花生殼活性炭處理六價鉻的最佳工藝條件是：吸附溫度45℃，吸附時刻60min，振蕩速率190r/min，活性炭用量2g/L，溶液濃度<50mg/L,Cr6+的去除率達(dá)99%以上。以上研究僅限于對其中一種花生殼做了研究，而本文對花生殼、改性花生殼、花生殼活性炭三種花生殼都做了研究，對比三種花生殼的吸附研究。1.3研究目的和內(nèi)容1.3.1研究目的本文分不用花生殼、甲醛/硫酸改性花生殼、ZnCl2作活化劑制取花生殼活性炭吸附去除Cr6+離子，研究吸附效果。考察花生殼用量、pH、吸附時刻、吸附溫度等變量對Cr6+吸附過程的阻礙，從而確定最佳吸附條件，研究吸附機(jī)理，為農(nóng)業(yè)廢棄物花生殼的綜合利用奠定理論和實(shí)驗基礎(chǔ)。1.3.2研究內(nèi)容（1）用未改性的花生殼吸附六價鉻溶液，考察花生殼目數(shù)、用量、吸附時刻、吸附溫度、溶液pH五個變量對吸附的阻礙，依照對Cr6+的吸附去除率，確定最佳吸附條件。（2）采納不同方法對花生殼進(jìn)行改性，確定最佳的改性方法。利用改性花生殼吸附六價鉻溶液，考察花生殼用量、吸附時刻、吸附溫度、溶液pH四個變量對吸附的效果阻礙，確定最佳吸附條件。（3）采納花生殼為原料，使用ZnCl2作為活化劑制備花生殼活性炭?？疾旎ㄉ鷼せ钚蕴恐苽涞乃膫€條件，包括活化溫度、活化時刻、料液比、氯化鋅濃度，確定制備活性炭的最佳條件。利用制備的花生殼活性炭吸附六價鉻離子，考察花生殼用量、吸附時刻、吸附溫度、溶液pH四個變量對吸附效果的阻礙，確定最佳吸附條件。1.4研究的技術(shù)路線在文獻(xiàn)綜述和水產(chǎn)養(yǎng)殖污染狀況調(diào)查的基礎(chǔ)上，依照研究的內(nèi)容和方案，本研究確定的技術(shù)路線如下圖所示：制備花生殼制備花生殼花生殼活性炭的制備改性花生殼的制備未改性花生殼的制備花生殼活性炭的制備改性花生殼的制備未改性花生殼的制備花生殼活性炭對含鉻廢水的吸附研究改性花生殼對含鉻廢水的吸附研究改性花生殼對含鉻廢水的吸附研究花生殼活性炭對含鉻廢水的吸附研究改性花生殼對含鉻廢水的吸附研究改性花生殼對含鉻廢水的吸附研究未改性花生殼吸附的未改性花生殼吸附的阻礙因素：（1）花生殼的目數(shù)（2）花生殼的用量（3）溶液pH（4）吸附時刻（5）吸附溫度花生殼活性炭制備條件：ZnCl2溶液濃度活化時刻活化溫度料液比吸附阻礙因素：（1）花生殼的用量（2）溶液pH（3）吸附時刻（4）吸附溫度改性花生殼改性花生殼改性方法：（1）H3PO4改性（2）甲醛/硫酸改性（3）HNO3改性吸附阻礙因素：（1）花生殼用量（2）溶液pH（3）吸附時刻（4）吸附溫度結(jié)論、建議及三種花生殼吸附研究的對比結(jié)論、建議及三種花生殼吸附研究的對比第二章花生殼吸附六價鉻的實(shí)驗方法與材料2.1實(shí)驗材料2.1.1實(shí)驗試劑當(dāng)?shù)鼗ㄉ鷼?，硫酸（H2SO4），分析純，無錫市亞盛化工有限公司；磷酸（H3PO4），分析純，上海中試化工總公司；氫氧化鈉（NaOH）,分析純,無錫市亞盛化工有限公司；重鉻酸鉀（K2Cr2O7），分析純，上海市化輕一部經(jīng)銷鈕家化工助劑廠；丙酮(CH3COCH3)，分析純，上海中試化工總公司；二苯碳酰二肼(C13H14N4O)，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；鹽酸（HCl），分析純，無錫市亞盛化工有限公司；甲醛（HCHO），分析純，上海中試化工總公司；硝酸（HNO3），分析純，宜興市廣江助劑化工有限公司；氯化鋅（ZnCl2），分析純，無錫市亞盛化工有限公司。2.1.2實(shí)驗儀器三用恒溫水箱，上海申光儀器儀表有限公司；721型可見分光光度計，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；DGF200ZZ型電熱谷峰干燥箱，中華人民共和國重慶試驗設(shè)備制造廠；FA1604N電子天平，上海周密科學(xué)儀器有限公司；pHS-3C型數(shù)字式酸度計；CJT8-1B磁力攪拌器；SHZ-88臺式水浴恒溫震蕩器，江蘇省太倉實(shí)驗設(shè)備廠；JJ-1周密定時電動攪拌器，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司。2.1.3實(shí)驗試劑的配制（1）鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備液配制：稱取于120℃干燥2h的重鉻酸鉀（優(yōu)級純）0.2829g，用水溶解，移入1000mL的容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻，每升貯備液含100mg六價鉻。（2）鉻標(biāo)準(zhǔn)使用液：吸取200mL鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備液于1000mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻。每升標(biāo)準(zhǔn)使用液含20mg六價鉻。使用當(dāng)天配制。（3）二苯碳酰二肼溶液：稱取二苯碳酰二肼（簡稱DPC,C13H14N4O）0.5g，溶于125mL丙酮中，加水稀釋至500mL，搖勻，貯于棕色瓶內(nèi)保存。顏色變深后不能使用。（4）（1+1）硫酸：將硫酸(H2SO4，ρ=1.84g/ml，優(yōu)級純)緩緩加入到同體積的水中，混勻。（5）（1+1）磷酸：將磷酸(H3PO4，ρ=1.69g/ml，優(yōu)級純)與水等體積混合[11]。（6）0.1moL硫酸：稱取5g硫酸溶于500mL水中，混勻。（7）1moL/L磷酸：稱取57.6471g磷酸于500mL水中，混勻。（8）1moL/L硝酸：稱取46.63235g硝酸于500mL水中，混勻。（9）甲醛/硫酸溶液：甲醛/硫酸=1:5，甲醛分析純?yōu)?4%，硫酸為0.1moL/L。（10）16.67%氯化鋅溶液：用20g氯化鋅固體溶于100g水中，攪拌，直至完全溶解。（11）23.08%氯化鋅溶液：用30g氯化鋅固體溶于100g水中，攪拌，直至完全溶解。（12）28.57%氯化鋅溶液：用40g氯化鋅固體溶于100g水中，攪拌，直至完全溶解。（13）33.33%氯化鋅溶液：用50g氯化鋅固體溶于100g水中，攪拌，直至完全溶解。（14）37.50%氯化鋅溶液：用60g氯化鋅固體溶于100g水中，攪拌，直至完全溶解。（15）41.18%氯化鋅溶液：用70g氯化鋅固體溶于100g水中，攪拌，直至完全溶解。（16）1%HCl：用20g濃度為38%的HCl溶液加入到740g水中，混合均勻，備用。2.2實(shí)驗方法2.2.1花生殼預(yù)處理花生殼洗凈后，在烘箱內(nèi)烘干，粉碎后過篩，選出粒徑介于10-20目、20-40目、40-100目、100目以下的顆粒，在80℃烘干后放入干燥器中備用[12]。2.2.2花生殼改性方法（1）硝酸改性：取2.00g過40-100目篩，并水洗的花生殼，置于1000mL的燒杯中，加入5mL濃度為1moL/L的硝酸溶液，攪拌1h后，過濾去除液體部分，用去離子水清洗至中性，在80℃下烘干備用[13]。（2）磷酸改性：取2.50g花生殼于100mL錐形瓶中，加入50mL1moL/L的磷酸溶液，攪拌1h，離心去除液體部分，用75℃的去離子水清洗，去除游離的磷酸，在50℃烘干備用[9]。（3）甲醛/硫酸改性：稱取80g花生殼于500mL圓底燒瓶中，加入400g甲醛/硫酸混合溶液，置于50℃加熱回流2h，抽濾去除溶劑，濾渣用蒸餾水洗至中性，然后在50℃下烘干，既得，于干燥器中備用[14]。2.2.3花生殼活化方法將花生殼洗凈、烘干、粉碎、過篩，取用10-20目花生殼，質(zhì)量濃度為30%的氯化鋅溶液按料液比為1：3混合，充分?jǐn)嚢杌旌希?4h后，將料液移至坩堝中，置于馬弗爐中燒制活化90min，冷卻后用1%的稀鹽酸溶液洗滌，再用蒸餾水洗滌至pH=5-7，再在烘箱里烘干，研磨，用40-100目篩篩分，備用，即得所需的花生殼活性炭[15]。2.3六價鉻的測定方法準(zhǔn)確量取100mL一定濃度六價鉻，用硫酸（H2SO4）和氫氧化鈉（NaOH）調(diào)節(jié)pH至一定數(shù)值，溶于100mL的錐形瓶中，再加入一定量的花生殼，置于恒溫振蕩器中，振蕩一定時刻后，靜置10min后過濾，六價鉻的測定用二苯碳酰分光光度法（取2mL濾液一次加入50mL比色管中，用水稀釋至標(biāo)線，加入1+1硫酸0.5mL和1+1磷酸各0.5mL，搖勻。加入2mL顯色劑溶液，搖勻。放入設(shè)定25℃的三用恒溫水箱，靜置5-10min后，于540nm波長處，用3cm比色皿，以水為參比，用721型分光光度計測定吸光度，并做空白校正）。六價鉻的吸附率為E[11]。E=（A0-Ae）/A0×100％式（2-1）式中—A0是吸附前溶液中Cr6+的吸光度；Ae是吸附平衡后溶液中Cr6+的吸光度；E是六價鉻的吸附率。2.4標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制取9支50mL比色管，依次加入0、0.20、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00mL鉻標(biāo)準(zhǔn)使用液，測定步驟同上2.3，以吸光度為縱坐標(biāo)，相應(yīng)六價鉻溶液濃度為橫坐標(biāo)繪出標(biāo)準(zhǔn)曲線[11]，如圖2-1所示。圖2-1標(biāo)準(zhǔn)曲線第三章花生殼對Cr6+最佳吸附條件的探討3.1概述花生是我國要緊油料作物，花生殼作為花生加工的下腳料并未充分利用，大部分用作燃料或當(dāng)作廢渣丟棄，造成自然資源的白費(fèi)與污染，直接阻礙了花生的綜合利用價值?；ㄉ鷼ひo由木質(zhì)素、纖維、半纖維蛋白質(zhì)和一些低分子組分所組成?；ㄉ鷼た紫抖容^高，比表面積較大，能夠與金屬離子發(fā)生物理吸附；同時花生殼中含有較多的活性物質(zhì)，這些物質(zhì)的存在有利于對金屬離子的吸附。將花生殼經(jīng)洗凈、粉碎預(yù)處理后可直接用于吸附溶液中的金屬離子。利用花生殼作為吸附劑處理含鉻廢水過程中同時存在物理過程和化學(xué)過程。以物理過程為主，化學(xué)過程一般以提高物理過程為目的[16]。多孔吸附劑的吸附過程，一般認(rèn)為由“串聯(lián)”的三個連續(xù)步驟完成，包括顆粒外擴(kuò)散(又稱為膜擴(kuò)散)時期、顆粒內(nèi)擴(kuò)散時期、吸附反應(yīng)時期。吸附過程的總速率取決于其中最慢的步驟(即速率操縱步驟)。一般而言，吸附反應(yīng)速度專門快，可迅速在微孔表面各點(diǎn)上建立吸附平衡。因此，總的吸附速率由顆粒外擴(kuò)散或顆粒內(nèi)擴(kuò)散操縱，分為以下三種情況：顆粒外擴(kuò)散>顆粒內(nèi)擴(kuò)散；顆粒外擴(kuò)散<顆粒內(nèi)擴(kuò)散；顆粒外擴(kuò)散≈顆粒內(nèi)擴(kuò)散。關(guān)于前兩種情況，吸附速率分不由顆粒外擴(kuò)散或顆粒內(nèi)擴(kuò)散操縱。通常情況下，顆粒內(nèi)擴(kuò)散操縱整個吸附過程的條件是：混合效果良好、吸附質(zhì)濃度高、顆粒粒徑大、吸附質(zhì)和吸附劑之間的親和力差；反之，吸附過程則由顆粒外擴(kuò)散操縱[12]。3.2花生殼目數(shù)對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙取10-20目，20-40目，40-100目，100目以下花生殼各1.20g于100mL錐形瓶中，分不加入pH為2.00的100mL、20mg/L的六價鉻溶液，溫度為20℃時，恒溫振蕩100min，測定吸光度，計算去除率。表3-1花生殼目數(shù)對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙粒徑（目）10-20目20-40目40-100目100目以下去除率51.46%55.06%60.22%66.29%考察花生殼目數(shù)對吸附效果的阻礙，由表3-1能夠看出，花生殼的吸附能力隨著花生殼目數(shù)的升高，去除率不斷上升，直至100目以下，去除率最高達(dá)到66.29%，可見目數(shù)對吸附率有專門大的阻礙。由于花生殼對Cr6+的吸附以物理吸附為主，操縱不同目數(shù)花生殼，從而操縱其材料的比表面積，結(jié)果表明花生殼比表面積越大，吸附能亦越大[17]，粒徑100目以下的吸附效果較好，但由于粒徑較小，較難與溶液分離，故本實(shí)驗選擇40-100目花生殼作為吸附劑。3.3投加量對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙分不取40-100目花生殼0.40g、0.60g、0.80g、1.00g、1.20g、1.40g于100mL錐形瓶中，加入pH為2.00的100mL、20mg/L的六價鉻溶液，溫度為20℃時，恒溫振蕩100min，測定吸光度，計算去除率。圖3-1投加量對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙考察花生殼用量對吸附的阻礙，由圖3-1可知，隨著花生殼用量的增加Cr6+去除率逐漸增大，直至用量為1.20g時，去除率最高達(dá)到68.08%。由于增大花生殼用量，比表面積增大，孔道增多，使得可同意Cr6+的活性點(diǎn)位增多[6]。當(dāng)花生殼用量達(dá)到1.20g后，隨著花生殼用量的增加去除率保持不變，甚至因花生殼與溶液難以分離導(dǎo)致去除率下降。故本實(shí)驗選擇花生殼的投加量為1.20g。3.4吸附時刻對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙取40-100目花生殼1.20g于100mL錐形瓶中，加入pH為2.00的100mL20mg/L的六價鉻溶液，溫度為20℃時，恒溫振蕩20min、40min、100min、120min、140min、150min、160min，測定其吸光度，計算去除率。圖3-2吸附時刻對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙考察吸附時刻對去除率的阻礙，由圖3-2所知，花生殼對的Cr6+去除率隨吸附時刻延長而呈遞增趨勢。要緊緣故是吸附初始時期花生殼表面有大量的活性點(diǎn)位，能迅速聚攏溶解于水中的Cr6+，同時較高的濃度差造成的傳質(zhì)推動力；隨著吸附反應(yīng)的不斷進(jìn)行，花生殼表面堆積了大量Cr6+，提供的活性位點(diǎn)減少，阻礙了Cr6+運(yùn)動，同時溶液中Cr6+濃度在迅速下降使Cr6+在兩相中的濃度差驅(qū)動減弱，吸附效率下降低，去除率變緩[6]。在時刻為150min時，Cr6+去除率達(dá)到最高為79.90%，而隨后去除率隨時刻的延長差不多保持穩(wěn)定。故本實(shí)驗選擇吸附時刻為150min。3.5溶液pH對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙溶液pH會阻礙Cr6+水溶液中的形態(tài)，并對吸附劑上的化學(xué)官能團(tuán)活性產(chǎn)生阻礙[18-19]。分不取40-100目花生殼1.20g于100mL錐形瓶中，加入100mL20mg/L的六價鉻溶液，在溫度為20℃，恒溫振蕩150min，調(diào)節(jié)溶液pH分不為2.00、3.00、4.00、5.00、6.00、7.00，測定其吸光度，計算去除率。圖3-3溶液pH對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙考察溶液pH對花生殼吸附Cr6+的阻礙，由圖3-3可知，隨著pH的下降，去除率逐漸下降，以上數(shù)據(jù)表明，酸性環(huán)境有利于吸附劑對Cr6+的吸附，溶液pH的升高不利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行。當(dāng)pH=2.00時，去除率達(dá)到最高56.16%。故本實(shí)驗選擇溶液pH為2.00。3.6吸附溫度對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙分不取40-100目花生殼1.20g于100mL錐形瓶中，加入100mL20mg/L的六價鉻溶液，在pH為2.00，恒溫振蕩150min，溫度分不為15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃時，測定其吸光度，計算去除率?？疾煳綔囟葘ㄉ鷼の紺r6+的阻礙，由圖3-4能夠看出，當(dāng)溫度為20℃時，去除率達(dá)到91.90%。隨著溫度升高，去除領(lǐng)先上升后下降，溫度達(dá)到20℃后，去除率效率下降。故本實(shí)驗選擇吸附溫度為20℃。圖3-4吸附溫度對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙3.7花生殼吸附等溫模型取40-100目花生殼1.20g于100mL錐形瓶中，分不加入100mL溶液濃度分不為15mg/L、20mg/L、25mg/L、30mg/L、35mg/L的六價鉻溶液，溫度為20℃，pH為2.00，恒溫振蕩150min，測定其吸光度，計算最大吸附量。Langmuir模型[20]是最常用的吸附等溫線方程，基于以下假設(shè)條件：吸附質(zhì)只能在固體表面上呈單分子層吸附；固體表面的吸附作用是均勻的；被吸附分子之間無相互作用。Cr6+在花生殼吸附量上的公式：q=（C0-Ce）V/m(式2-1)q為平衡吸附量，㎎/g；C0為Cr6+的初始濃度濃度，g/L；Ce為Cr6+平衡時的濃度，g/L；V為Cr6+溶液的體積，L；m為花生殼質(zhì)量，g。Langmuir模型其線性表達(dá)式為：Ce/qe=Ce/qm+1/bqm(式2-2)式中：qe—平衡時的吸附量，mg/g；qm—飽和吸附量，mg/g；Ce一吸附平衡時Cr6+的濃度，mg/L；b一吸附速率常數(shù)，L/mg。由圖3-5可知，（1）Langmuir等溫吸附模型線性相關(guān)性符合較好，相關(guān)系數(shù)大為0.8869，能夠?qū)ｉT好的描述Cr6+在花生殼上的吸附行為；（2）從Langmuir吸附等溫式的參數(shù)中能夠推斷出吸附過程中存在最大飽和吸附量，其值為1.1877mg/g。表3-2未改性花生殼Langmuir相關(guān)參數(shù)（溫度20℃）模型擬合方程相關(guān)系數(shù)Langmuiry=0.842x+2.2468R2=0.7866qm=1.1877b=0.3748圖3-5花生殼吸附等溫模型3.8本章小結(jié)依照花生殼目數(shù)、花生殼用量、溶液pH、吸附時刻、吸附溫度因素的條件下，使用單一變量，確定吸附最佳條件。使用花生殼對六價鉻吸附，在花生殼用量為1.20g、溶液pH為2.00、振蕩時刻為150min、吸附溫度為20℃，花生殼目數(shù)為40-100目、溶液濃度為20mg/L條件下吸附率可達(dá)91.90%。第四章改性花生殼對六價鉻離子的吸附研究4.1概述改性花生殼要緊是指對其表面結(jié)構(gòu)特性和表面化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行改性，以適合吸附不同的污染物。表面物理結(jié)構(gòu)改性是指通過物理或化學(xué)的方法增大吸附材料比表面積，操縱孔徑大小及其分布，從而提高其物理吸附性能。表面化學(xué)性質(zhì)改性要緊是通過氧化還原反應(yīng)提高吸附材料表面含氧酸性、堿性基團(tuán)的相對含量以及負(fù)載金屬改性，提供特定吸附活性點(diǎn)，調(diào)節(jié)其極性、親水性以及與金屬或金屬氧化物的結(jié)合性，從而改變對極性、弱極性或非極性物質(zhì)的吸附能力[21]。目前，國內(nèi)外的改性的方法有酯化改性、甲醛/硫酸改性、磷酸改性、硝酸改性、鹽酸改性等，酯化改性方法去除率最高可達(dá)98.70%，甲醛/硫酸改性方法去除率最高可達(dá)97.10%，磷酸改性方法去除率最高達(dá)到96.81%，硝酸改性方法去除率最高可達(dá)87.00%，鹽酸改性方法去除率最高可達(dá)71.00%，結(jié)合以上描述及實(shí)驗室條件，該實(shí)驗采納甲醛/硫酸改性、硝酸改性、磷酸改性。花生殼的酸性甲醛改性對重金屬離子的吸附有較大阻礙。改性過程使花生殼中一些含有羥基、羧基、芳香環(huán)、C—O和C—O—C鍵的混合物被脫除。改性后花生殼的等電點(diǎn)略有升高,而和羧基有關(guān)的表面負(fù)電荷量則明顯降低。改性使羧基減少的同時也暴露了新的Cr6+的吸附位點(diǎn)。改性還有利于增加重金屬離子在花生殼內(nèi)孔中的傳質(zhì)速率,從而使吸附達(dá)到平衡的時刻略有減少[14]。4.2不同改性方法對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙采納H3PO4、甲醛/硫酸=1:5、HNO3三種改性方法,分不取三種方法改性的40-100目花生殼1.20g于100mL錐形瓶中，加入100mL、20mg/L的六價鉻溶液，在溫度為20℃，pH為2.00，恒溫振蕩150min，測定吸光度，計算去除率。考察三種改性方法對去除率的阻礙，能夠看出三種改性方法的去除率分不為73.84%、88.15%、87.39%，甲醛/硫酸的去除率最高，達(dá)到88.15%,故本實(shí)驗選擇甲醛/硫酸改性。表4-1不同改性方法對花生殼吸附Cr6+性能的阻礙方法H3PO4甲醛/硫酸HNO3去除率73.84%88.15%87.39%4.3投加量對改性花生殼吸附Cr6+性能的阻礙取改性的40-100目花生殼0.80g、1.20g、1.80g、2.00g、2.20g于100mL錐形瓶中，分不加入pH為2.00的100mL、20mg/L的六價鉻溶液，在溫度為20℃，恒溫振蕩150min，測定吸光度，計算去除率。圖4-1投加量對改性花生殼吸附Cr6+性能的阻礙考察改性花生殼用量對去除率的阻礙，由圖4-1能夠看出，隨著花生殼用量的增加，Cr6+去除率逐漸增大，當(dāng)用量達(dá)到2.00g時，去除率不再升高，反應(yīng)趨于平衡，去除率最高達(dá)到95.01%。這是由于增大花生殼用量，比表面積增大，孔道增多，使得可同意Cr6+的活性點(diǎn)位和活化官能團(tuán)增多[6]。故本實(shí)驗最佳改性花生殼用量為2.00g。4.4溶液pH對改性花生殼吸附Cr6+性能的阻礙取改性的40-100目花生殼1.20g于100mL錐形瓶中，加入100mL20mg/L的六價鉻溶液，在溫度為20℃，調(diào)節(jié)溶液pH分不為2.00、4.50、6.00、8.00、10.00，恒溫振蕩150min，測定其吸光度，計算去除率。圖4-2溶液pH對改性花生殼吸附Cr6+性能的阻礙考察溶液pH對花生殼吸附Cr6+的阻礙，由圖4-2能夠看出，隨著pH的增加，去除率不斷下降。當(dāng)pH=2.00時，去除率達(dá)到最高93.53%。以上數(shù)據(jù)表明，酸性環(huán)境有利于吸附劑對Cr6+的吸附。一方面，pH值低時，溶液中的Cr6+要緊以HCrO4-、Cr2O42-形式存在，同時質(zhì)子H+較多，花生殼表面功能基團(tuán)氨基、羧基同意質(zhì)子H+，形成正電性的—NH3+、—OH2+吸附中心，通過靜電作用，鉻陰離子可被正電吸附中心所吸附；隨著溶液pH值的增大，盡管Cr6+仍然以HCrO4-,Cr2O42-形式存在，導(dǎo)致對鉻陰離子吸附量的減小，可見，花生殼表面帶正電荷的功能基團(tuán)和鉻陰離子間的靜電作用在吸附過程中，起著重要的作用。另一方面，溶液pH值得增大會使Cr6+在溶液中的形態(tài)分布發(fā)生變化，導(dǎo)致Cr2O42-的數(shù)目增多，HCrO4-的數(shù)目減小，從而使得Cr2O42-成為占優(yōu)勢的鉻陰離子。這兩方面的緣故最終導(dǎo)致了Cr6+吸附率的減小[22]?？傊?，pH值對溶液中Cr6+的形態(tài)分布和花生殼表面功能基團(tuán)對所帶電荷有明顯的阻礙。4.5吸附溫度對改性花生殼吸附Cr6+性能的阻礙取改性的40-100目花生殼1.20g于100mL錐形瓶中，加入100mL質(zhì)量濃度為20mg/L的六價鉻溶液，pH為2.00，溫度分不為15℃、20℃、25℃、30℃、35℃，恒溫振蕩150min，測定其吸光度，計算去除率。圖4-3吸附溫度對改性花生殼吸附Cr6+性能的阻礙考察溫度對改性花生殼吸附Cr6+的阻礙，溫度在改性花生殼吸附Cr6+的過程中起著重要的作用，溫度升高，分子的運(yùn)動速度加快。改性花生殼中含有大量的黃原酸酯，內(nèi)部存在大量的Na+，吸附Cr6+確實(shí)是Na+與Cr6+的位置的交換過程，當(dāng)溫度升高時，加快了Na+的游離，可提高對Cr6+的吸附效率[4]。由圖4-3能夠看出，隨著溫度的升高，去除領(lǐng)先上升后下降，當(dāng)溫度為25℃時，去除率達(dá)到95.02%。故本實(shí)驗選擇溫度為25℃。4.6吸附時刻對改性花生殼吸附Cr6+性能的阻礙取改性的40-100目花生殼1.20g于100mL錐形瓶中，加入pH為2.00的100mL、20mg/L的六價鉻溶液，溫度為25℃，恒溫振蕩80min、120min、140min、150min、160min、180min，測定其吸光度，計算去除率?？疾煳綍r刻對改性花生殼吸附Cr6+的阻礙，由圖4-4能夠看出，花生殼對Cr6+去除率隨吸附時刻延長而呈遞增趨勢，隨著時刻的延長，去除率不斷上升，直至160min時達(dá)到平衡，去除率達(dá)91.33%。要緊緣故是吸附初始時期花生殼表面有大量的活性點(diǎn)位，能迅速聚攏溶解于水中的Cr6+，同時較高的濃度差造成的質(zhì)傳推動力；隨著吸附反應(yīng)的不斷進(jìn)行，花生殼表面堆積了大量Cr6+，提供的活性位點(diǎn)減少，阻礙了Cr6+運(yùn)動，同時溶液的Cr6+濃度在迅速下降使得Cr6+在兩相中的濃度差驅(qū)動減弱，吸附效率下降低，去除率變緩[6]。圖4-4吸附時刻對Cr6+吸附性能的阻礙4.7改性花生殼吸附等溫模型取改性的40-100目花生殼1.20g于100mL錐形瓶中，加入100mL質(zhì)量濃度分不為10mg/l、15mg/L、20mg/L、25mg/L、30mg/L、35mg/L的六價鉻溶液，溫度為20℃，pH=2.00，恒溫振蕩150min，計算最大吸附量。圖4-5改性花生殼吸附等溫模型曲線表4-2花生殼Langmuir相關(guān)參數(shù)（溫度25℃）模型擬合方程相關(guān)系數(shù)Langmuiry=1.7128x-0.1809R2=0.8948qm=0.5838b=-9.4682采納Langmuir模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果見圖4-5。結(jié)果表明：(1)Langmuir模型能夠?qū)ｉT好的描述Cr6+在花生殼上的吸附行為，相關(guān)系數(shù)為0.9459。(2)從Langmuir吸附等溫式的參數(shù)中能夠推斷出吸附過程中存在最大飽和吸附量，其值為0.5838mg/g。4.8本章小結(jié)采納甲醛/硫酸對花生殼進(jìn)行改性，改性后花生殼對Cr6+的吸附效果大大提高，講明甲醛/硫酸改性處理可改善表面性質(zhì)，引入更多的功能基團(tuán)，從而增加與Cr6+作用的吸附點(diǎn)位?？疾旄男曰ㄉ鷼び昧俊⑷芤簆H、吸附時刻、吸附溫度四個因素對吸附的阻礙，利用單一變量法，依照去除率確定最佳條件，結(jié)果表明，改性花生殼用量為2.00g、溶液pH為2.00、振蕩時刻為160min、吸附溫度為25℃、溶液濃度為20mg/L時，去除率最高達(dá)到95.02%。吸附等溫線結(jié)果表明，更符合Langmuir吸附曲線。與花生殼吸附六價鉻相比，改性花生殼對六價鉻去除率達(dá)到95.02%，去除率提高了3.12%，由于改性后花生殼的等電點(diǎn)略有升高，改性使羧基減少的同時也暴露了新的Cr6+的吸附位點(diǎn)，從而使去除率上升。 第五章花生殼活性炭對六價鉻離子的吸附研究5.1概述活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積（500-3000m2/g），吸附性能良好，對氣體、溶液中的有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)以及膠體顆粒等有專門強(qiáng)的吸附能力，具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度，耐酸、耐堿、耐熱，不溶于水和有機(jī)溶劑，使用失效后容易再生等良好性能[23]。本文采納化學(xué)活化法，以氯化鋅為活化劑，用花生殼制備高性能的活性炭，為農(nóng)村廢棄物開發(fā)利用開發(fā)新途徑?；ㄉ鷼せ罨椒ㄒo分為物理活化法和化學(xué)活化法。由于花生殼和其他木質(zhì)原材料一樣，要緊成分是木質(zhì)素和纖維素，因此花生殼活性炭的生產(chǎn)工藝和其它木質(zhì)活性炭一樣，要緊是化學(xué)活化法，包括磷酸活化法、氯化鋅活化法、氫氧化鋅活化方法和其它化學(xué)品活化方法[24]。目前研究比較成熟的是磷酸活化法和氯化鋅活化法。氯化鋅活化法工藝成熟簡單，應(yīng)用較早，操作方便，原料利用率高，產(chǎn)品脫色率高等。但也存在環(huán)境污染，氯化鋅回收困難，成本高等缺陷。采納磷酸作為活化劑制備活性炭能夠克服氯化鋅活化工藝的缺點(diǎn)，但也存在對裝置要求高，制出的活性炭灰分普遍較高的問題，阻礙該工藝的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用推廣。兩種活化工藝各有優(yōu)勢，國內(nèi)外研究人員在利用花生殼制備活性炭的過程中均對上述工藝有所研究，取得一定的進(jìn)展[10]。本實(shí)驗考慮實(shí)驗室等各方面因素，決定采納氯化鋅活化法。5.2花生殼活性炭最佳制備工藝探討5.2.1最佳ZnCl2濃度用質(zhì)量濃度分不為16.67%、23.08%、28.57%、33.33%、37.50%、41.18%氯化鋅溶液，按料液比為1：3混合，充分?jǐn)嚢杌旌?，浸?4h后，將料液移至坩堝中，置于馬弗爐中500℃燒制活化90min，制取活性炭?；ㄉ鷼せ钚阅繑?shù)為40-100目，pH=1.50，Ccr6+=20mg/L,加入量=0.30g,T=25℃，t=100min時，測出吸光度，計算去除率。圖5-1最佳ZnCl2濃度考察不同氯化鋅濃度制得的花生殼活性炭對去除率的阻礙，由圖5-1可知，隨著氯化鋅質(zhì)量濃度的升高，去除率不斷上升，直至氯化鋅質(zhì)量濃度為33.33%時，去除率最高達(dá)87.61%，隨著氯化鋅質(zhì)量濃度的接著上升，去除率反而減小。故決定采納氯化鋅質(zhì)量濃度為33.33%。5.2.2最佳活化溫度取質(zhì)量濃度為33.33%氯化鋅溶液，按料液比為1：3混合，充分?jǐn)嚢杌旌?，浸?4h后，將料液移至坩堝中，在馬弗爐中于溫度分不300℃、400℃、500℃、600℃、700℃燒制活化90min，制取花生殼活性炭。在花生殼活性炭為40-100目，pH=1.50，Ccr6+=20mg/L,加入量=0.30g,T=25℃，t=100min時，測出吸光度，計算去除率?？疾觳煌罨瘻囟认轮苽涞幕钚蕴繉θコ实淖璧K，由圖5-2可知隨著花生殼活化溫度的升高，在一定條件下制取的活性炭的吸附能力先增大，再減小的趨勢，在活化溫度為600℃時，去除率達(dá)到最高為99.04%。參考氯化鋅活化機(jī)理[25]可知，氯化鋅大大改變了花生殼熱分居過程，在200℃左右差不多完成碳化時期；在400℃之前的一長段溫度范圍內(nèi)以微小減量速度又無放熱效應(yīng)下形成較穩(wěn)定的縮聚炭結(jié)構(gòu)；在400-600℃是活化作用的要緊溫度區(qū)間；600℃之后隨著溫度升高，在有氧氛圍中氯化鋅炭結(jié)構(gòu)松弛、解體，氯化鋅逐漸氣化氧化，失去愛護(hù)作用的炭物質(zhì)燃燒成灰分，使得產(chǎn)物中活性炭含量減少，對Cr6+的去除率降低，因此最佳活化溫度為600℃[10]。圖5-2最佳活化溫度5.2.3最佳料液比取質(zhì)量濃度為33.33%氯化鋅溶液，按料液比分不為1:1.5、1:2、1:2.5、1：3、1:4混合，充分?jǐn)嚢杌旌希?4h后，將料液移至坩堝中，在馬弗爐中于600℃燒制活化90min，制取活性炭。在pH=1.50，Ccr6+=20mg/L,加入量=0.30g,T=25℃，t=120min時，測出吸光度，計算去除率?？疾炝弦罕鹊牟煌瑢θコ实淖璧K。由圖5-3可知隨著料液比的增大，在此條件下制取的活性炭對六價鉻的去除領(lǐng)先增大，而后下降，在料液比為1：3時，去除率為98.21%。氯化鋅隨炭骨架具有愛護(hù)機(jī)能，在活化過程中，氯化鋅具有催化脫羥基和脫水作用，使原料中氫和氧以水蒸氣形式放出，并抑制焦油的產(chǎn)生，幸免堵塞氣孔，從而形成多孔性結(jié)構(gòu)；此外，氯化鋅作為一種Lewis酸，能夠促進(jìn)芳烴縮合反應(yīng)，使得一部分分子變穩(wěn)定而減少揮發(fā)組分和焦油的形成，從而提高了活性炭的產(chǎn)率，去除率隨之升高。一定質(zhì)量花生殼中含炭量和需要活化劑的量是一定的，因此當(dāng)一定料液比中氯化鋅能夠完全活化花生殼時，料液比接著升高，活性炭產(chǎn)率不變，去除率可不能升高，反而下降[10]。圖5-3最佳料液比5.2.4最佳活化時刻取質(zhì)量濃度為33.33%氯化鋅溶液，按料液比為1：3混合，充分?jǐn)嚢杌旌希?4h后，將料液移至坩堝中，在馬弗爐中溫度600℃燒制活化20min、40min、60min、90min、120min，制備活性炭。在花生殼活性炭為40-100目，pH=1.50，Ccr6+=20mg/L,加入量=0.30g,T=25℃，t=100min時，測出吸光度，計算去除率。圖5-4最佳活化時刻考察不同活化溫度對去除率的阻礙，由圖5-4可知,隨著花生殼活化時刻的增加，去除率呈現(xiàn)上升趨勢，在活化時刻為90min時，去除率為99.79%，隨活化時刻延長到120min，去除率達(dá)到99.90%，提高幅度專門小，考慮到實(shí)際應(yīng)用，決定采納活化時刻為90min。在活化初期，花生殼活性炭活化反應(yīng)還沒有得到完全，達(dá)到一定時候后，活化反應(yīng)差不多完成，達(dá)到一定時刻后，活化反應(yīng)差不多完成，去除率達(dá)到最高，隨時刻的延長，去除率沒有下降，緣故可能是因為實(shí)驗所選定的活化溫度600℃不是專門高，在此溫度下炭骨架相對比較穩(wěn)定，活性炭已有的微孔、中孔和打孔變化較小，使得比表面積變化專門小，其去除率可不能降低[10]。。故本實(shí)驗選擇最佳活化時刻為90min。5.3花生殼活性炭對六價鉻最佳吸附條件的探討5.3.1投加量對花生殼活性炭吸附Cr6+性能的阻礙分不取40-100目花生殼活性炭質(zhì)量為0.10g、0.20g、0.30g、0.40g、0.50g于100mL錐形瓶中，分不加入pH為1.50的100mL、20mg/L的六價鉻溶液，溫度為25℃時，恒溫振蕩100min，測定吸光度，計算去除率。圖5-5投加量對花生殼活性炭吸附Cr6+性能的阻礙考察花生殼活性炭用量不同對去除率的阻礙，由下圖5-5能夠看出，隨著花生殼用量的增加，Cr6+去除率逐漸增大。這是由于增大花生殼用量，比表面積增大，孔道增多，使得可同意Cr6+的活性點(diǎn)位和活化官能團(tuán)增多[6]。隨著花生殼用量的升高，去除領(lǐng)先上升后保持平衡狀態(tài)，當(dāng)花生殼活性炭用量為0.40g時，去除率達(dá)到最高為93.47%。故本文選擇花生殼活性炭用量為0.40g。5.3.2溶液pH對花生殼活性炭吸附Cr6+性能的阻礙取40-100目花生殼活性炭質(zhì)量為0.40g于100mL錐形瓶中，加入pH分為1.5、2.0、4.0、6.0、7.0的100mL、15mg/L的六價鉻溶液，在溫度為25℃時，恒溫振蕩100min，測定吸光度，計算去除率。圖5-6溶液pH對花生殼活性炭吸附Cr6+性能的阻礙考察溶液pH對去除率的阻礙，由圖5-6可見，溶液pH對Cr6+的吸附有較大阻礙，隨著溶液pH的升高，Cr6+去除率明顯減小。當(dāng)pH<2.00時，對Cr6+的去除率可達(dá)90％以上。其緣故可能是由于在較強(qiáng)的酸性條件下，廢水中Cr6+要緊以Cr2O72-存在，這些陰離子易于被花生殼活性炭吸附，當(dāng)pH增大時，溶液中0H-逐漸增多，花生殼活性炭的吸附位置被0H-奪取，花生殼活性炭對Cr6+的吸附能力下降[26]。故本實(shí)驗選擇pH為1.50。5.3.3吸附時刻對花生殼活性炭吸附Cr6+性能的阻礙取40-100目花生殼活性炭質(zhì)量為0.40g于100mL錐形瓶中，加入pH為1.50的100mL、15mg/L的六價鉻溶液，在溫度為25℃時，恒溫振蕩時刻分不為20min、40min、60min、80min、100min，測定吸光度，計算去除率。圖5-7吸附時刻對花生殼活性炭吸附Cr6+性能的阻礙考察振蕩時刻不同對去除率的阻礙，由圖5-7能夠看出，花生殼活性炭對Cr6+的吸附去除率隨著吸附時刻的增加而增大，在初始的80min內(nèi)，吸附去除率不斷增加，直至振蕩時刻為80min時，去除率達(dá)到99.47%，在80min時吸附差不多達(dá)到平衡。其緣故可能是吸附以表面吸附為主，吸附過程較易進(jìn)行，故吸附速度較快[8]。故本實(shí)驗選擇吸附時刻為80min。5.3.4吸附溫度對花生殼活性炭吸附Cr6+性能的阻礙取40-100目花生殼活性炭質(zhì)量為0.40g于100mL錐形瓶中，加入pH為1.50的100mL、15mg/L的六價鉻溶液，在溫度分為20℃、25℃、30℃、35℃時，振蕩時刻為80min，測定吸光度，計算去除率。圖5-8吸附溫度對花生殼活性炭吸附Cr6+性能的阻礙考察吸附溫度對去除率的阻礙，由圖5-8能夠看出，隨著振蕩溫度的升高，去除領(lǐng)先上升再下降，吸附溫度為25℃時，去除率達(dá)到最高為99.48%。故本實(shí)驗選擇吸附溫度為25℃。5.3.5吸附等溫模型取40-100目花生殼活性炭質(zhì)量為0.40g于100mL錐形瓶中，加入pH為1.50的100mL質(zhì)量濃度分不為10mg/L、15mg/L、20mg/L、25mg/L、30mg/L、35mg/L的六價鉻溶液，在溫度為25℃、恒溫振蕩100min，測定吸光度，計算去除率。圖5-9花生殼吸附等溫模型曲線表5-1花生殼活性炭Langmuir相關(guān)參數(shù)（溫度20℃）模型擬合方程相關(guān)系數(shù)Langmuiry=3.9257x-4.0436R2=0.9963qm=0.2547b=0.9708考察不同溶液濃度對去除率的阻礙，由圖5-9能夠看出，(1)Langmuir相關(guān)系數(shù)為0.9981，具有專門好的線性關(guān)系；(2)從Langmuir吸附等溫式的參數(shù)中能夠推斷出吸附過程中存在最大飽和吸附量，其值為0.2547mg/g。5.4本章小結(jié)采納氯化鋅活化法，制取花生殼活性炭，花生殼活性炭的去除率相關(guān)于改性花生殼而言，去除率明顯的提高。在活化過程中氯化鋅質(zhì)量濃度為33.33%，料液比為1:3（即料液比為33.33%），活化溫度為600℃，活化時刻為90min的條件下制取的活性炭，考察花生殼活性炭用量、pH、振蕩時刻、吸附溫度的不同，使用單一變量法，當(dāng)花生殼活性炭用量為4g/L（用13.33g花生殼制得4.00g花生殼活性炭）、pH為1.5、振蕩時刻為80min、吸附溫度為25℃、溶液濃度為15mg/L的條件下，去除率最高可達(dá)到為99.90%以上。吸附等溫線研究結(jié)果表明，符合Langmuir方程。與花生殼和改性花生殼相比，花生殼活性炭對六價鉻的吸附去除率高達(dá)99.90%，比花生殼的去除率提高了8.00%，緣故可能在于：改善表面性質(zhì)，增大比表面積，疏通孔道，去除雜質(zhì)[22]；去除了某些阻擋物質(zhì)，使得花生殼的一些活性基團(tuán)露出表面，從而增加了與六價鉻作用的機(jī)會；改性、活化以后，其基團(tuán)的特性可發(fā)生變化，從而增加了與六價鉻作用的機(jī)會[9]。而吸附劑的成本直接決定吸附劑的實(shí)際應(yīng)用，花生殼加工低廉、易得，因此花生殼是良好的汲取劑。第六章結(jié)論與建議本論文在分析了未改性花生殼、改性花生殼、花生殼活性炭三種吸附劑來吸附六價鉻離子，得出結(jié)論如下：（1）未改性花生殼用量為12g/L、pH為2.00、振蕩時刻為150min、吸附溫度為20℃，花生殼目數(shù)為40-100目、溶液濃度為20mg/L時，去除率最高達(dá)到91.90%。（2）采納甲醛/