高錳酸鉀改性花生殼對水中酸性品紅的吸附特性研究___畢業(yè)論

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1、太原工業(yè)學院畢業(yè)論文1前言1.1研究背景每個生命和它的健康都需要水來維系，水在地球上覆蓋的面積雖然有71%，但是淡水資源卻是非常的有限，人類能夠真正利用的確僅僅只有江河湖泊和地下水中的一小部分，只占地球總水量的0.26%。在全球各個國家中，我國是一個缺水比較嚴重的國家。我國的淡水資源總量大概為28000億立方米，占到了全球淡水資源的6%，位居世界第四位。即使這樣，我國每人平均擁有的水資源量卻僅僅只有2300立方米，是世界平均水平的1/4，全球范圍內(nèi)屬于水資源最貧乏的國家之一。同時，我國又是世界上用水量最大的

2、國家。僅僅2002年這一年，全國范圍內(nèi)淡水的用量就高達到5497億立方米，大約占每年世界淡水取用量的13%。伴隨這個，我國的水資源污染日趨嚴重。在我國，造成水污染的兩個重要因素是工業(yè)污染和城市污水。其中，工業(yè)污水占水污染的69%，而生活廢水占31%。就工業(yè)廢水這一方面，紡織印染業(yè)是主要的排放源，排放超過80%的紡織廢水。根據(jù)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示，在2008年，紡織工業(yè)排放的廢水就已經(jīng)達到了23億噸，位于工業(yè)行業(yè)的前3位，占全國工業(yè)廢水總排放量的10.60%。因為中國的工業(yè)狀況，各行各業(yè)都需要染料，所以在生產(chǎn)過程中

3、產(chǎn)生的印染廢水也相對較高，染料使用過程中的耗水量也大。印染廠每加工100m織物，就會產(chǎn)生3~5噸廢水[1]。人類可用水資源太少，而印染廢水的產(chǎn)量大，污染相對嚴重，這就直接威脅著人類的生活和生產(chǎn)，因此，印染廢水的處理迫在眉睫。1.2本課題研究的目的及意義我國紡織印染工業(yè)產(chǎn)生的廢水不但污染物濃度高、色度深，而且排放量大、結構復雜,大多是不易被生物降解的。而其中酸性品紅是水溶性酸性染料的代表，其結構中含有對生物呈強抑制作用的苯環(huán)，并且為高共輛分子體系，很難采用生物化學方法降解成小分子[2]。因此，印染廢水的處理一

4、直以來都作為環(huán)境科學的研究重點。在傳統(tǒng)吸附劑中，活性炭為其主要的一種，對染料具有良好的吸附性能，但由于不易再生且價格昂貴，使得處理印染廢水的成本太高。而農(nóng)作物廢棄物如果殼、秸稈、蔗渣、玉米芯和花生殼等含有比較豐富的纖維素。纖維素包含有許多優(yōu)點，例如其分子內(nèi)含有大量親水羥基，該羥基擁有比表面積大和多孔性的特點，18太原工業(yè)學院畢業(yè)論文使這類農(nóng)作廢棄物擁有很好的吸附性。而纖維素又作為天然高分子材料的一種，在自然界中擁有巨大的儲存量。同時，纖維素還具有價格低廉且容易獲得，容易被微生物降解，不會給周圍環(huán)境造成二次污

5、染的特點。而且農(nóng)作廢棄物可以作為吸附材料的種類非常豐富，花生殼就是其中一種?；ㄉ谖覈鳛橹饕?jīng)濟作物和主要油料作物，花生總質量的1/3都是那些廢棄的花生殼，而花生殼里面有75%~80%都是纖維素。而通過使用高錳酸鉀對花生殼進行改性后，使得花生殼的表面增加更多的孔隙和通道，把原來的纖維素連接打斷，讓花生殼表面上的纖維素暴露出更多的化學鍵，這使得花生殼比表面積增大，并且有利于花生殼上的有效吸附位點與溶液中酸性品紅的接觸和新官能團的接入。同時，在改性時還打斷了花生殼中纖維素里的β-1,4-糖苷鍵，它主要是鏈接葡

6、萄糖分子的化學鍵，并破壞了部分纖維素上的葡萄糖基中的分子環(huán)，而在打斷的化學鍵上連接了更多的羥基，可能還含有其他的官能團，這大大提高了花生殼對酸性品紅的吸附性能，增加了改性花生殼的吸附容量。有其他的研究發(fā)現(xiàn)，花生殼通過高錳酸鉀改性后，能讓其等電點減小、比表面積變大和含氧官能團更加豐富，同時也能使高錳酸鉀氧化生產(chǎn)二氧化錳聚集在花生殼的表面，讓花生殼的吸附性能更好。因此，本研究能為花生殼在廢水處理方面的運用提供實際依據(jù)。1.3國內(nèi)外研究進展印染廢水是一種有機廢水，含有致突變、致癌、致畸的化合物，它的特點是COD和

7、BOD的變化大，色度大，難生物降解等。在目前，則是公認的一種難處理的工業(yè)廢水。其中酸性品紅是一種三苯甲焼染料,分子式見圖1.1[3]。圖1.1酸性品紅分子式因為酸性品紅會在溶液中電離出Na+,所以本身變成帶負電荷的陰離子,因此被稱做酸性染色劑。酸性品紅主要應用在生物染色劑、鑒定氯離子等。在醫(yī)院、18太原工業(yè)學院畢業(yè)論文石油化工、生物化學等行業(yè)都有廣泛的應用。酸性品紅的特點是有較強的染色性能和具有毒性,分子里含有對生物起到強抑制的苯環(huán)結構,,在降解時會面臨一定的困難[4]。目前對其在廢水中的去除的研究較少,主

8、要集中在光催化氧化、電催化降解和吸附方面。徐蕾等[5]采用高壓萊燈為燈源,考察了H2O2與UV/Ti02協(xié)同體系對酸性品紅的降解效果,在初始pH為7,Ti02用量為0.2g/L時,降解效果較好。并且發(fā)現(xiàn)當pH〉8時,酸性品紅溶液會發(fā)生褪色現(xiàn)象；Hoffmann等[6]用納米級的Ti02對酸性品紅進行光催化氧化降解,結果表明,在用量為0.25g/L時,3h后降解率可達95%;孫潤錄等[7]的實驗結果表明，通電降解會