改性活性炭用于脫除廢水中重金屬銅的研究

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1、圓幽密級：中國科學院大學UniversityofChineseAcademyofSciences碩士學位論文作者姓名：位凱凱．．．．指導教師：董毖握塹窒旦主國型堂院出酉堪邃絲堂塹窒壓鎣型!全副嬰塞旦主國型堂醫(yī)出酉堪邃絲堂硒窒壓學位類別：王堂亟±學科專業(yè)：化堂王藝培養(yǎng)單位：蟲國型堂醫(yī)出酉堪巍絲堂硒究壓2013年4月ByKaikaiZhongAThesisSubmittedtoGraduateUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofChemical

2、TechnologyInstituteofCoalChemistry,ChineseAcademyofSciences，April，2013㈣吃㈣竹黜致謝本論文是在黃張根研究員的悉心指導下完成的。黃老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，認真謙遜的科研方法，以及對科學孜孜不倦的求知精神使作者收益頗多。在過去近兩年的科研生活和學習中，黃老師給予作者莫大的幫助和支持。值此論文完成之際向黃老師致以崇高的敬意和衷心的感謝!同時祝愿黃老師在以后的日子里工作順利、身體健康、家庭幸福!在實驗的進行過程中，作者對韓小金副研究員成為我的第二導師深感榮幸。韓老師在實驗的設計操作、文章和論文的寫作過程中的遇到的種種問題，給予了悉心

3、的指導和熱忱的關懷，在此，作者表示深深的感謝，并祝韓老師工作順利、身體健康!論文工作中，作者能有幸得到張曉航、張昌鳴、郭世杰、寧為云、侯亞芹和侯啟雄等老師和同事的大力幫助，在此一并表示感謝。特別感謝的是張昌鳴老師在實驗工作和論文寫作、修改過程中所給予的無私幫助。感謝景文、郭倩倩、馬國強、晉華東、李凱、李巧燕和劉建東等師兄師姐師弟師妹們的關心和幫助。特別感謝研究生部管理部門梁萍、袁輝、韓麗娜和孔鵬等老師在學習和生活中給予的關懷和幫助!感謝國資處魏樹巍老師在作者申請專利過程中給予的指導和幫助!感謝圖書館和檔案室等部門的老師的幫助!感謝同窗好友朱義峰、王云偉、王剛、劉園春、崔會娟、焦熙、孔曉、白

4、云星等從認識以來的關心和幫助，并祝愿我們的友誼天長地久。感謝煤化所孫德奎、張園力等老師在紅外光譜分析、孔結構參數(shù)測定等表征方面給予的幫助。感謝重點實驗室、圖書館、分析測試中心、檔案室和物資處等部門為作者科研提供的諸多方便。感謝國家科技部自主研究課題(Y1BwLFl391)的資助。本人衷心感謝長期以來為自己求學付出巨大心血的父母，感謝他們多年的培養(yǎng)和教育。感謝兄弟姐妹的大力支持，并真誠祝愿他們工作順利，身體健康!謹以此文對所有幫助和支持我的老師、親人和朋友表示衷心地感謝。仲凱凱2013年4月摘要隨著水污染和淡水資源不足的問題日益突出，污水的無害化處理空前重要。污水中的主要污染物為有機物和重金

5、屬，目前重金屬廢水的處理方法中，活性炭吸附法以其操作簡單、處理高效，應用最為廣泛。盡管如此，活性炭吸附法也有著自身的不足，即需要消耗大量的吸附劑活性炭，從而使得污水處理的成本巨大。為此，國內(nèi)外研究者采用多種方法對活性炭進行改性，其中，研究最多的是對活性炭進行硝酸氧化處理。眾多的研究結果已表明硝酸改性可以顯著提高活性炭對重金屬的吸附性能，然而，硝酸改性過程中會產(chǎn)生NO和N02等有毒氣體，造成二次污染?；谝陨戏治?，本工作著力于研究和開發(fā)更為有效和環(huán)保的活性炭改性方法，研究并考察了各單因素(pH、溫度等)對煤基和椰殼活性炭吸附銅離子的影響，檸檬酸鈉改性的活性炭對銅離子的動態(tài)和靜態(tài)吸附性能，以及

6、改性活性炭再生后對銅離子的吸附，并初步探討了吸附機理。通過實驗現(xiàn)象和理論分析，本文的主要結論如下：1．研究了pH、溫度、時間、吸附劑用量、溶液初始濃度等因素對活性炭吸附Cu2+的影響，研究發(fā)現(xiàn)，活性炭對Cu2+的吸附在140min內(nèi)能達到平衡，且隨時間延長吸附量變化不大，解吸附作用不明顯；煤基活性炭吸附Cu2+的最佳pH為4，椰殼活性炭吸附Cu2+的最佳pH為5．5；隨離子濃度的增大和溫度升高，活性炭對Cu2+的吸附容量增加；煤基活性炭和椰殼活性炭用量分別為為139／L和99／L時，吸附效果最佳。2．活性炭吸附Cu2+的動力學過程可用準二級動力學模型、Elovich模型和雙常數(shù)模型描述，說

7、明此吸附過程為一個非均相擴散的化學吸附過程，且吸附時活性炭表面的能量分布不均勻；活性炭對Cu2+的平衡吸附可用Langmuir、Freundlich和Temkin等溫式描述，說明Cu2+在活性炭表面的吸附是單分子吸附，且活性炭對Cu2+的吸附作用很強烈；熱力學研究表明煤基活性炭吸附Cu2+的過程是自發(fā)、吸熱的過程，隨著吸附的進行，重金屬在活性炭表面排列的無規(guī)性增加。3．研究和開發(fā)了新型檸檬酸鈉．活性炭水處理劑，發(fā)現(xiàn)經(jīng)15