花生壳对含铬废水的吸附研究

河海大学毕业设计（论文）I花生壳对含铬废水的吸附研究姓    名     缪 亚 丽   指导教师      王 老 师                    摘 要采用花生壳、改性花生壳、花生壳活性炭对含铬废水进行了吸附研究，考察了花生壳投加量、吸附时间、pH值、吸附温度等对吸附效果的影响。花生壳改性是采用甲醛/硫酸改性，花生壳活性炭制备是采用氯化锌活化制得花生壳活性炭。采用的测定方法是二苯碳酰分光光度法。实验结果表明：（1）采用未改性花生壳，在最佳吸附条件下，花生壳对Cr  6+去除率达到91.90%。（2）采用甲醛/硫酸改性花生壳，在最佳吸附条件下，改性花生壳对Cr  6+的去除率达到95.02%。（3）采用氯化锌作为活化剂，在最佳活化条件下制得的花生壳活性炭，在最佳吸附条件下，花生壳活性炭对Cr  6+的去除率达到99.90%。综上所述，改性花生壳、花生壳活性炭可作为处理含铬废水的高效吸附材料。关键词：花生壳；改性；花生壳活性炭；吸附；Cr  6+河海大学毕业设计（论文）IIAbstractUsed the peanut shell, the modified peanut shell, the peanut shell activated charcoal has conducted the adsorption research to the chromic waste water, inspected the peanut shell to throw the increment, the adsorption time, the pH value, the adsorption temperature and so on to adsorbs the effect the influence. The peanut shell modification is uses the formaldehyde/sulfuric acid modified peanut shell, when the peanut shell activated charcoal preparation uses the zinc chloride activation system to result in the peanut shell activated charcoal. Uses the determination method is the benzoic carbonyl spectrophotometric method. The experimental result indicated that,(1) does not use the modified peanut shell, under the best adsorption condition, the peanut shell achieves 91.90% to the Cr6+ elimination rate.(2) uses the formaldehyde/sulfuric acid to the peanut shell modified condition under, the modified peanut shell achieves 95.02% under the best adsorption condition to the Cr6+ elimination rate.(3) uses the zinc chloride to take the activator, the system results in the peanut shell under the best activation condition, when best adsorption condition, the peanut shell activated charcoal achieves 99.90% to the Cr6+ elimination rate. In summary, the shell, the modified peanut shell, the peanut shell activated charcoal may take the processing chromic waste water the highly effective adsorption material. 河海大学毕业设计（论文）IIIKeywords: Peanut shell; Modification; Peanut shell activated charcoal; Adsorption; Cr6+目 录第一章 前言 .11.1 研究的背景及意义 .11.2研究现状与分析 .21.3 研究目的和内容 .31.3.1 研究目的 .31.3.2 研究内容 .31.4 研究的技术路线 .4第二章  花生壳吸附六价铬的实验方法与材料 .52.1实验材料 .52.1.1 实验试剂 .52.1.2实验仪器 .52.1.3实验试剂的配制 .52.2 实验方法 .62.2.1花生壳预处理 .62.2.2花生壳改性方法 .62.2.3花生壳活化方法 .72.3 六价铬的测定方法 .72.4 标准曲线的绘制 .8河海大学毕业设计（论文）IV第三章 花生壳对Cr 6+最佳吸附条件的探讨 .93.1 概述 .93.2花生壳目数对花生壳吸附Cr 6+性能的影响 .93.3投加量对花生壳吸附Cr 6+性能的影响 .103.4 吸附时间对花生壳吸附Cr 6+性能的影响 .113.5溶液pH对花生壳吸附Cr 6+性能的影响 .113.6吸附温度对花生壳吸附Cr 6+性能的影响 .123.7花生壳吸附等温模型 .133.8 本章小结 .14第四章 改性花生壳对六价铬离子的吸附研究 .154.1 概述 .154.2不同改性方法对花生壳吸附Cr  6+性能的影响 .154.3 投加量对改性花生壳吸附Cr  6+性能的影响 .164.4 溶液pH对改性花生壳吸附Cr  6+性能的影响 .164.5 吸附温度对改性花生壳吸附Cr  6+性能的影响 .174.6 吸附时间对改性花生壳吸附Cr 6+性能的影响 .184.7改性花生壳吸附等温模型 .194.8 本章小结 .20第五章 花生壳活性炭对六价铬离子的吸附研究 .215.1概述 .215.2 花生壳活性炭最佳制备工艺探讨 .215.2.1 最佳ZnCl 2浓度 .215.2.2 最佳活化温度 .225.2.3 最佳料液比 .235.2.4 最佳活化时间 .24河海大学毕业设计（论文）V5.3 花生壳活性炭对六价铬最佳吸附条件的探讨 .255.3.1投加量对花生壳活性炭吸附Cr  6+性能的影响 .255.3.2 溶液pH对花生壳活性炭吸附Cr 6+性能的影响 .265.3.3 吸附时间对花生壳活性炭吸附Cr 6+性能的影响 .265.3.4 吸附温度对花生壳活性炭吸附Cr 6+性能的影响 .275.3.5 吸附等温模型 .285.4  本章小结 .28第六章  结论与建议 .30参考文献 .31致  谢 .34河海大学毕业设计（论文）1第一章 前言1.1 研究的背景与意义吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种具有潜力的污水净化措施。常用的高效吸附剂是活性炭，但因制备成本高、再生困难，使其应用受到限制。近年来，生物质材料（如花生壳）作为吸附剂用于污水净化逐渐成为一个研究热点，虽然生物质材料来源丰富、取材方便、价格低廉、用后不必再生、可直接处理，大大降低了重金属废水的处理费用，因而具有很好的应用前景 1-2。目前报道的去除重金属的吸附剂除了树脂和改性的活性炭外，还有各种矿物、黏土以及廉价的生物吸附材料。尽管这些材料廉价（如花生壳），但普遍存在吸附量不高，很难得到实际应用，因此开发廉价且高效的重金属吸附剂是最为关键的核心问题 3。由于花生壳粉末的主要成分中的酚羟基、氨基等对水溶液中金属离子具有较好的交换、结合能力，利用花生壳作为吸附剂去除废水中的重金属离子具有很好的吸附效率。以花生壳为基础原料进行改性、活化可制备出新型吸附剂，具有较高且稳定的吸附能力 4。铬处于周期表中的第vi副族，在自然界中，主要以Cr 3+和Cr 6+存在。含铬废水中的铬主要以Cr 6+化合物存在，与Cr 3+相比，Cr 6+具有致癌致突变能力，在低浓度下也具有相当高的毒性，而且容易迁移，具有很强的氧化能力，其毒性是Cr3+的500倍，对环境具有很大的危害，因而降低水体中铬的含量就显得尤为重要 5。然而重金属不能被生物降解，往往通过食物链在生物体内累积，对生态环境危害极大，是环境质量的重要指标。据估计，全球每年释放到环境中的有毒重金属达数百万吨，造成水体中重金属污染，一直是世界普遍存在的环境污染问题。在我国，Cr 6+广泛运用于电镀、制革、采矿、化工、印染等工业，重河海大学毕业设计（论文）2金属经常污染地表水和地下水，特别是人为排放和环境事故中高浓度重金属会严重污染河流和湖泊，危害生态系统，甚至造成人类饮用水的危害 3。因此含铬废水的有效处理己成为全世界环境科技工作者共同关注的问题 6。花生壳作为一种农业废弃物，我国资源丰富，但开发应用相对不足，除少量用作饲料外，大量被烧掉或扔掉，造成环境污染和资源浪费 7。将花生壳改性和制备成活性炭用于废水处理，可达到以废治废，实现经济效益、社会效益及环境效益的统一。本文以花生壳为基础，研究了未改性花生壳、改性花生壳以及花生壳活性炭对水中Cr 6+的吸附作用，探索花生壳用于废水处理，为花生壳在含Cr 6+废水净化处理中的应用提供理论依据 8。1.2研究现状与分析目前采用花生壳作为吸附剂处理Cr 6+的研究已有报导。周艳等 6将一定量过0.147mm筛的花生壳，放入60的烘箱中干燥，制得普通花生壳吸附剂，研究了pH值、吸附时间、吸附温度、吸附剂用量对吸附效果的影响。得出最佳反应条件为：pH值为1.00、在室温条件下，向50mL 20 mgL -1的Cr 6+溶液中加入0.50g吸附剂，吸附反应1h，Cr 6+的去除率达84.6%。刘智峰等 9将水洗干燥过0.5mm筛的花生壳50g置于大烧杯中，加入500mL、1molL -1的磷酸溶液，搅拌1h后离心去除液体部分，用75去离子水洗，去除游离的磷酸，在50下烘干制得吸附剂。通过分析溶液pH值、溶液中Cr 6+的初始浓度等因素对吸附效率的影响，得出pH值对吸附效率的影响最大，最佳吸附条件为：溶液pH值2.O0，Cr 6+浓度为40mgL -1，花生壳粉末投加量30gL -1，反应时间100min，Cr 6+的去除率达96.81%。王恩萱 10将花生壳粉碎后取粒径介于2-5mm的颗粒，洗净烘干，研究花生壳活化温度、活化时间、花生壳与氯化锌的料液比、氯化锌质量浓度对花生壳制备的影响，从而制得花生壳活性炭，并研究了pH值、吸附时间、吸附温度、吸附剂用量对吸附效果的影响。最终得出最佳河海大学毕业设计（论文）3吸附条件为：活化温度为500，活化时间为1h，花生壳与氯化锌溶液的料液比为1:2，氯化锌溶液质量浓度为30%，制得的活性炭。通过正交实验得出了花生壳活性炭处理六价铬的最佳工艺条件是：吸附温度45，吸附时间60min，振荡速率190r/min，活性炭用量2g/L，溶液浓度<50mg/L,Cr 6+的去除率达99%以上。以上研究仅限于对其中一种花生壳做了研究，而本文对花生壳、改性花生壳、花生壳活性炭三种花生壳都做了研究，对比三种花生壳的吸附研究。1.3 研究目的和内容1.3.1 研究目的本文分别用花生壳、甲醛/硫酸改性花生壳、ZnCl 2作活化剂制取花生壳活性炭吸附去除Cr 6+离子，研究吸附效果。考察花生壳用量、pH、吸附时间、吸附温度等变量对Cr 6+吸附过程的影响，从而确定最佳吸附条件，研究吸附机理，为农业废弃物花生壳的综合利用奠定理论和实验基础。1.3.2 研究内容（1）用未改性的花生壳吸附六价铬溶液，考察花生壳目数、用量、吸附时间、吸附温度、溶液pH五个变量对吸附的影响，根据对Cr 6+的吸附去除率，确定最佳吸附条件。（2）采用不同方法对花生壳进行改性，确定最佳的改性方法。利用改性花生壳吸附六价铬溶液，考察花生壳用量、吸附时间、吸附温度、溶液pH四个变量对吸附的效果影响，确定最佳吸附条件。（3）采用花生壳为原料，使用ZnCl 2作为活化剂制备花生壳活性炭。考察花生壳活性炭制备的四个条件，包括活化温度、活化时间、料液比、氯化锌浓度，确定制备活性炭的最佳条件。利用制备的花生壳活性炭吸附六价铬离子，考察花生壳用量、吸附时间、吸附温度、溶液pH四个变量对吸附效果的影响，确定最佳吸附条件。河海大学毕业设计（论文）41.4 研究的技术路线在文献综述和水产养殖污染状况调查的基础上，根据研究的内容和方案，本研究确定的技术路线如下图所示：制备花生壳未改性花生壳的制备改性花生壳的制备花生壳活性炭的制备改性花生壳对含铬废水的吸附研究改性花生壳对含铬废水的吸附研究花生壳活性炭对含铬废水的吸附研究未改性花生壳吸附的影响因素：（1）花生壳的目数（2）花生壳的用量（3）溶液pH（4）吸附时间（5）吸附温度改性花生壳改性方法：（1）H 3PO4改性（2）甲醛/硫酸改性（3）HNO 3改性吸附影响因素：（1）花生壳用量（2）溶液pH（3）吸附时间（4）吸附温度花生壳活性炭制备条件：（1） ZnCl2溶液浓度（2） 活化时间（3） 活化温度（4） 料液比吸附影响因素：（1）花生壳的用量（2）溶液pH（3）吸附时间（4）吸附温度结论、建议及三种花生壳吸附研究的对比河海大学毕业设计（论文）5第二章