紫茎泽兰茎粉对孔雀石绿吸附性能的研究

中 华 人 民 共 和 国 教 育 部东 北 林 业 大 学毕 业 论 文论文题目： 紫茎泽兰粉对孔雀石绿的吸附性能研究 学 生： 于 彬 彬 指导教师： 王 立 娟 教授 学 院： 材料科学与工程学院 专 业： 林产化工 2007 级 1 班 2011年 6月 8日东北林业大学毕 业 论 文 任 务 书论文题目 紫茎泽兰粉对孔雀石绿的吸附性能研究 指导教师 王 立 娟 教授 专 业 林产化工 2007 级 1 班 学 生 于 彬 彬 2010 年 12 月 22 日题目名称：紫茎泽兰粉对孔雀石绿的吸附性能研究任务内容（包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求）孔 雀 石 绿 分 子 式 ： C23H25ClN2中文别名：中国绿；苯胺绿；碱性孔雀石绿；品绿；盐基块绿。孔 雀 石 绿 是 有 毒 的三 苯 甲 烷 类 化 学 物 ， 既 是 染 料 ， 也 是 杀 菌 剂 ， 可 致 癌 。孔雀石绿极易溶于水，因水溶液呈蓝绿色而得名，属三苯甲烷类染料，常被用于制陶业、纺织业、皮革业、食品颜色剂和细胞化学染色剂染料，在水产业和动物饲养中作为抗菌剂，人们也用其来防腐和抗菌。孔雀石绿在人体和鱼体内很容易转化为白孔雀绿，该物质能促使肿瘤的生长，因此若孔雀石绿沉积在鱼体内以及动物奶汁和其他食物中，通过食物链到达人体内，会危害人类身体健康。孔雀石绿具有高毒素、高残留、致癌、致畸、致突变等副作用，在人体内残留时间长,对人体的危害巨大。染料废水的处理方法较多，但大部分成本较高。近年来，生物质吸附剂的研究越来越多，主要由于生物质材料的资源优势和吸附后可再利用性。紫茎泽兰是一种入侵性植物，生命力旺盛，其中含有黄酮类物质。本论文利用提取过黄酮类物质的紫茎泽兰茎粉为对象，研究其吸附孔雀石绿的性能。主要研究改性条件、pH 值、吸附剂的用量、吸附时间的影响等，最终计算出其模型参数。3.14 3.21 通过期刊网查阅中、外文资料；3.22 3.28 根据所查文献并结合本实验特点，确定合理的实验方案；3.29 4.1 实验前期准备，包括仪器、药品的购买，玻璃仪器的清洗、实验设备的调试和校验；4.1 6.1 实验研究阶段，根据实验方案，进行实验研究，得到实验结果；6.2 6.15 撰写毕业论文其中： 参考文献篇数：20 篇以上（其中，外文文献 3 篇以上）论 文 字 数： 1.2 万字以上 专业负责人意见签名：年 月 日紫茎泽兰茎粉对孔雀石绿吸附性能的研究摘要紫茎泽兰是一种外来入侵植物。目前关于它的研究已经有很多。它在农业和工业方面的研究进展也相当迅速。不过，将其用作吸附剂的研究还相当的少。本实验是以紫茎泽兰茎粉为原料，吸附水体中的孔雀石绿，达到净化水体的效果。通过研究改性条件、pH、温度、吸附剂用量、吸附时间等条件，得出最佳吸附量时的 pH 为 8 左右，吸附剂用量约为 80mg，吸附时间为 4h 左右。对于温度，本实验研究的为 20-40 范围，其研究结果显示，在这个温度范围内，随着温度的升高，吸附效果越明显。通过红外谱图，研究其吸附孔雀石绿后的表面形态。最终计算出模型参数，吸附等温线结果与 Langmuir 和 Freundlich 方程模型吻合，吸附机理为化学吸附。关键词: 紫茎泽兰、孔雀石绿、吸附条件Study of the adsorption of malachite green on Eupatorium stems powderAbstractEupatorium is a kind of alien invasive plants. Currently, it has been studied on many. It is in the agricultural and industrial research progress quite rapidly. However, it is used as adsorbent also is the least. In this study, eupatorium stems powder as raw material is the adsorption of malachite green in water, to purify water effect. Modification conditions through research, pH, temperature, adsorbent dosage, sorption time conditions, The optimum adsorption capacity around the time of pH = 8, the best adsorbent dosage of about 80mg, about the optimum adsorption time was 4h. For the temperature, the experimental study of 20 -40 , and the results show that in this temperature range, as the temperature rises, the adsorption effect is more evident. By infrared spectra and scanning electron microscopy to study the surface morphology after the adsorption of malachite green. Finally calculate the model parameters, the results of adsorption isotherms of Langmuir and Freundlich equation model with the fit, the adsorption mechanism of chemical adsorption.Key words: Eupatorium、 malachite green、adsorption目 录摘要Abstract1 绪论 .11.1 紫茎泽兰的研究综述 .11.1.1 紫茎泽兰简介 .11.1.2 紫茎泽兰的研究进展 .21.1.3 紫茎泽兰的活性物质极度性方面的研究 .21.1.4 紫茎泽兰的利用现状 .31.2 关于染料的研究背景 .31.3 孔雀石绿的概述 .31.3.1 孔雀石绿(MG)的化学性质 .41.3.2 孔雀石绿对水生动物的研究现状 .41.3.3 孔雀石绿的用途 .51.4 研究目的 .52.紫茎泽兰茎粉对孔雀石绿吸附性能的研究 .62.1 实验方法 .62.1.1 实验主要药品 .62.1.2 实验用主要仪器 .62.1.3 孔雀石绿溶液波长的测定 .62.1.4 最佳吸附量时紫茎泽兰质量的确定 .62.1.5 时间对紫茎泽兰茎粉吸附效果的影响 .72.1.6 不同 pH 条件对紫茎泽兰茎粉吸附能力的影响 .92.1.7 脱附实验 .102.2 数据分析及结果与讨论 .102.2.1 标准曲线 .102.2.2 吸附动力学 .112.2.3 吸附平衡的影响因素 .122.2.3.1 平衡吸附量定义 .122.2.3.2 pH 的影响 .132.2.3.3 Lagergren 一阶模型 .142.2.3.4 Pseudo 二阶动力学模型 .142.2.3.5 初始吸附率的计算 .162.2.3.6 Elovich 模型 .162.2.3.7 孔雀石绿在吸附剂内的扩散 .172.3 吸附等温线 .182.4 热力学参数 .202.5 FTIR 分析 .212.6 表面层形貌的观察 .223 结论 .24参考文献致谢中华人民共和国教育部1百手起驾 整理为您紫茎泽兰茎粉对孔雀石绿吸附性能的研究1 绪论1.1 紫茎泽兰的研究综述1.1.1 紫茎泽兰简介图1 紫茎泽兰植株图紫茎泽兰属菊科泽兰属多年生草本或成半灌木状植物件图1，原产美洲的墨西哥至哥斯达黎加一带，于解放前后侵入我国，半个世纪以来造成了巨大的生态危害。由于其顽强的生命力和对其他植物的化学互感作用，已广泛分布于云南、贵州、四川、广西、西藏等地，且仍在不断地朝华中和华东方向蔓延，给国民经济造成巨大的损失，已被国家环保总局列入首批入侵国内16种外来物种之首。紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum spreng)是20世纪50年代左右从东南亚传入我国的有害杂草，广泛分布于云南、贵州，遍及四川、广西、西藏等地，且仍在不断地朝华中和华东方向蔓延。紫茎泽兰多侵入农田、草地、路边、宅旁、经济林地和森林 1。仅云南省就有10个地州98个市县发生面积达24.8万km 2，占全省面积的 67%，大部分分布在海拔600 m3 000 m的地段 2。由于紫茎泽兰的入侵，给云南省造成的农业损失每年高达7亿多元，牧业损失每年7 000万元，间接损失不可计数。据国家环保总局公布的数字，目前在我国发现的外来物种中，已经有16种构成严重危害，仅这些外来物种每年入侵的林地面积已达150万hm 2，农田中华人民共和国教育部2百手起驾 整理为您面积超过140万hm 2，由此造成的农林业直接经济损失每年达 574亿元，相当于海南省一年的国民生产总值。2003年3月，在国家环保总局公布的首批入侵国内的16种外来物种黑名单中，紫茎泽兰名列第一。紫茎泽兰、疯草与栎树同为我国林草地的三大毒害草 3。茎泽兰是双子叶植物纲菊目菊科泽兰属多年生草本或成半灌木状植物。根茎粗壮，直立，高30 cm200 cm，分枝对生、斜上，被白色或锈色短柔毛。叶对生，叶片质薄，卵形、三角形或菱状卵形，腹面绿色，背面色浅，两面被稀疏的短柔毛，在背面及沿叶脉处毛稍密，基部平截或稍心形，顶端急尖，基出三脉，边缘有稀疏粗大而不规则的锯齿，在花序下方则为波状浅锯齿或近全缘。头状花序小，在枝端排列成伞房或复伞房花序，约含40朵50朵小花，管状花两性，白色，花药基部钝。子实瘦果，黑褐色 4。花期11月翌年4月，结果期3月4月，主要以种子繁殖。在茎杆下部也能产生气生根，当地上部分被割弃于地面时，气生根伸入土内而形成新植株；地上部分被拔除后，在根上也能产生不定芽，形成新的地上枝。新枝萌发从5月开始，5月9月为生长旺期，其中以高温高湿的7、8两月份最快，植株平均月增高量10 cm以上。从世界范围来看，紫茎泽兰分布在北纬 37 至南纬35 范围内，以亚热带气候区域生长最茂盛 1。我国长江流域以南地区都处于这一纬度范围内。1.1.2 紫茎泽兰的研究进展研究结果表明：紫茎泽兰植株含有10余种活性物质，对某些植物种子萌发和幼苗生长有调节抑制作用，对菜青虫、蚜虫、以及米象等4种仓库害虫有防治作用。汪禄祥、殷彩霞等对紫茎泽兰所含元素进行了分析测定，结果表明：紫茎泽兰含有大量的N ，P，K 以及丰富的中量和微量元素。微量元素Zn，Na，Cu，Mn，Ni，Cr在叶部的含量显著高于茎干，可以作为有机肥进行开发研究 5。紫茎泽兰茎基部常木质化，茎枝基部甚至整个茎靠近地面生须根，萌发出根芽，入土便能产生新植株，这使之在竞争并拓展生存空间中处于有利地位。结实力强，每株可结种子3万4.5万粒，多的可达几十万粒，千粒仅重0.045 g。种子萌发严格需光，但其幼苗又很耐阴 6，这有利于它侵入其他植物群落。3年5年龄植株繁殖能力最强。在火烧地，紫茎泽兰种群的数量增加要比非火烧地更多。幼苗在火烧地的成活率比非火烧地更高。土壤含氮量高时，紫茎泽兰的种群数量生长量处于较高水平，反之，则低 7。利用非木质造纸原料化学组成分析方法的研究结果表明：紫茎泽兰中水分含量10.00%11.60%、灰分含量3.54%、冷水抽提物含量28.25%、热水抽提物含量32.40%、苯醇抽提物含量12.50%、1%氢氧化钠抽提物含量52.40%、酸不溶木素含量17.84%、巨物糖含量13.14%、综纤维素含量51.81%、纤维素含量26.54%。以上数据说明，紫茎泽兰和木材、禾草类植物原料有着类似的化学组成 8。1.1.3 紫茎泽兰的活性物质极度性方面的研究从紫茎泽兰分离出9个化合物中有5个具有昆虫拒食活性的倍半萜烯化合物对一种蛾( Philasom ia ricini. Hutt)的幼虫具有明显的拒食作用。此外，紫茎泽兰叶的5%水提取液和根的乙醚提取液对陆稻、小麦、玉米、蓝桉、黑麦草、白三叶、云南松、白车轴草和其他杂草有抑制作用，抑制率可达63%100% 9。对生长紫茎泽兰的土壤所作的抑菌分析表明：它对土壤中细菌类抑制作用最大，真菌等次之。表明紫茎泽兰中存在有抑菌生物活性物质。这一系列的研究指向可以通过利用达到控制该杂草的目的。但是，到目前为止，利用紫茎泽兰的活性物质及它们中的毒性特点，其应用工艺还不够成熟，利用成本相对较高，大部分还处于实验室研究阶段或者是小规模试验阶段，通过利用对紫茎泽兰的控制还是有限的。因此，将中华人民共和国教育部3百手起驾 整理为您紫茎泽兰作为一种资源进行利用达到控制紫茎泽兰还不是防治该杂草的主流方法。1.1.4 紫茎泽兰的利用现状（1）农业方面的利用紫茎泽兰含大量氮、磷、钾及丰富的微量元素 9-14 ，可作为生物有机肥源。民间早在20世纪70、80年代将其嫩枝叶踩、堆于水田和粪池中作腐肥。可割青用作绿肥和堆肥原料，发酵后作基肥施用，也可利用催腐剂快速堆腐成有机肥料施用 16-17。紫茎泽兰虽含有毒成分，但经青霉属、曲霉属等菌种好氧发酵后，能显著降解其有毒物质，可脱毒作为饲料原料配成混合饲料喂养猪等家畜 15-18。紫茎泽兰含有10余种活性物质，对蚜虫、米象等害虫有防治效果。因此用其提取的精油可制成杀虫剂，为生物农药提供新的来源 9-14。尼泊尔用其叶片直接防治马铃薯害虫黄蚂蚁(Dorylusorientalis) 。 （2）工业方面的利用使用八孢裂殖酵母( Schizosacccharom ycesoc tosporus)等微生物发酵紫茎泽兰生产木糖醇，用于医药和食品工业中 19。紫茎泽兰对沼气微生物有抑制作用。不能直接作沼气发酵用。但经好氧发酵处理后可作沼气发酵原料。有研究表明：每吨紫茎泽兰脱毒素后可产沼气77m