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(xué)院大學(xué)UniversityofChineseAcademyofSciences碩士學(xué)位論文作者姓名：位凱凱．．．．指導(dǎo)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(xué)位類別：王堂亟±學(xué)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(dǎo)下完成的。黃老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，認(rèn)真謙遜的科研方法，以及對科學(xué)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(xué)習(xí)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(dǎo)師深感榮幸。韓老師在實驗的設(shè)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(dǎo)和熱忱的關(guān)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(guān)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(xué)習(xí)和生活中給予的關(guān)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(dǎo)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(rèn)識以來的關(guān)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(jié)構(gòu)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(xué)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(jǐn)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(yīng)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(jié)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?；谝陨戏治觯竟ぷ髦τ谘芯亢烷_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(jié)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(xué)過程可用準(zhǔn)二級動力學(xué)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(xué)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(xué)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