盐酸羟胺改性柚子皮毕业论文----初稿

信阳师范学院华锐学院 本科毕业论文本科毕业论文 专 业 化 学 年 级 2011 级 姓 名 李 婷 论文题目 盐酸羟胺改性柚子皮吸附剂的制备及其对水 中 Cr3 的吸附性能研究 指导教师 刘仁植 职称 讲师 2015 年 4 月 22 日 目目 录录 摘 要 3 关键词 3 Abstract 3 Key words 3 1 引言 3 2 实验部分 4 2 1 材料 4 2 2 仪器与药品 4 2 3 实验方法 4 3 结果与分析 5 3 1 Cr3 标准曲线的绘制 5 3 2 吸附剂反应时间对吸附效果的影响 5 3 3 吸附剂的投加量对吸附效果的影响 5 3 4 吸附反应温度对吸附效果的影响 6 3 5 pH 对吸附效果的影响 7 3 6 误差分析 7 4 小结 8 参考文献 8 盐酸羟胺改性柚皮吸附剂的制备及其对水中 Cr3 的吸附性能研究 学生姓名 李婷 学号 20110501018 院 系 理工系 专业 化学 指导老师 刘仁植 职称 讲师 摘摘 要要 采用静态平衡吸附法用盐酸羟胺改性后的柚子皮为吸附剂对废水中的三价铬离子 进行吸附实验 考察了吸附的时间 吸附剂的加入量 pH 值和温度对吸附的干扰程度 实验 结果表明 采用盐酸羟胺处理过的柚子皮作为吸附剂对 Cr3 进行生物吸附时 当吸附反应时 间为 6h 吸附剂的投加量为 0 5g L 吸附反应温度为 30 pH 为 6 时 是最好的吸附条件 且吸附剂的加入量对吸附成效的影响最大 关键词关键词 盐酸羟胺 改性柚子皮 静态平衡吸附 三价铬离子 吸附性能 Abstract The static equilibrium adsorption method with hydroxylamine hydrochloride modified pomelo peel as adsorbent in wastewater trivalent chromium ions adsorption experiment the additive amount of adsorption time adsorbent is examined the influence of pH and temperature on adsorption thermodynamics and kinetics of adsorption process were analyzed and the rule of the isothermal adsorption The results show that the treated by hydroxylamine hydrochloride pomelo peel as adsorbent for Cr3 biosorption when the adsorption reaction time is 6 h dosing quantity of adsorbent is 0 5g L adsorption temperature 30 pH is 6 is the best adsorption conditions and dosing quantity of adsorbent for adsorption effect is the largest Key words hydroxylamine hydrochloride modification of pomelo peel static equlibrium adsorption trivalent chromic ion adsorption properties 1 引言引言 随着中国工业化的快速发展 工业废水排放对环境和人类健康的影响越来越严重 大量 的铬离子等重金属离子均由工业电镀废水 制革 化工等工业造成 一旦这些污染物排入河 流 土壤 环境安全将变得岌岌可危 治理水体污染会非常迫切 在我国 制革工厂日常采 用碱式硫酸铬把生皮鞣制成革 1 三价铬最终的利用率仅仅是 60 70 其他的则被投入 鞣制后的洗涤水中 与废水一起被排放 因此 制革厂所排放出来的废水中铬离子含量非常 高 铬是有毒的物质 过量的铬能严重破坏生物体内的新陈代谢 2 除去废水中铬离子有很 多方法 例如化学沉淀法 氧化还原法 离子交换法等 但这些方法所涉及到的药品价格开 销都非常大 同时也会带来二次污染 3 此外 我们提到的铬离子的去除 将天然生物质用作处理含重金属溶液的吸附剂 即生 物质吸附法 4 5 已受到世界各国的广泛关注 例如我们生活中的柚子皮则是良好的生物吸 附剂 柚子可食率为 46 56 6 柚子皮内部的白色絮状层中含有大量的纤维素以及重要 的化学官能团 柚皮主要成分有柚皮甙 新橙皮甙等 通常柚子皮未被利用而丢弃 既造成 浪费 又污染环境 很多柚子皮的研究时如何提取果皮精油 柚皮素及果胶 7 可用于研究 吸附材料的报道较少 而本文采用盐酸羟胺改性过的柚子皮对三价铬离子进行生物吸附研究 评价吸附性能 研究了吸附机理 提供了一种技术可行 以废治废 环境友好型资源节约型 的方法 2 实验部分实验部分 2 1 材料材料 新鲜柚子皮 Cr3 储备液 2 2 仪器与药品仪器与药品 仪器 722 型可见分光光度计 上海舜宇恒平科学仪器有限公司 DHG 9140A 电热鼓 风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司 79 1 磁力加热搅拌器 金坛市成辉仪器厂 SHZ D 循环式真空泵 DDS 11A 型电导率仪 上海盛磁仪器有限公司 XTP 500A 万能高 速粉碎机 浙江永康市红太阳机电有限公司 SHA B 双功能水浴恒温振荡器 金坛市杰瑞 尔电器有限公司 FA2004B 电子天平 上海越平科学仪器有限公司 药品 异丙醇 AR 无水乙醇 AR 0 1mol L 氢氧化钠溶液 HAc NaAc 缓冲溶液 盐 酸羟胺 Cr3 储备液 0 1g L 2 3 实验原理实验原理 柚皮主要成分有柚皮甙 新橙皮甙等 柚皮苷是一种双氢黄酮类化合物 由于 A 环和 B 环之间完全没有共轭 所以在 282nm 有强烈的紫外吸收峰 使柚皮苷显示多种生物学 活性和药理作用 柚子皮表面含有功能基团氨基 羟基等 可以和多种重金属离子发生络 合反应 盐酸羟胺结构分子式为 HONH3Cl 含有羟基和氨基 当盐酸羟胺和柚子皮放在一起 反应时 官能团的数目增多 增大了对重金属离子的吸附性能 实验中 吸光度和浓度之间 的关系用朗伯 比尔定律来表示 A lg 1 T Kbc A 为吸光度 T 为透射比 是投射光强度比上 入射光强度 c 为吸光物质的浓度 b 为吸收层厚度 表明吸光度与浓度成正比 而电导率与浓 度之间的关系为 摩尔电导率 电导率 K 浓度 C 因此 浓度越大 电导率越大 吸光度和电 导率都与浓度成正比关系 因此可用二者来表示吸附率 吸附率计算式为 q A A0 A0 100 A 为反应后的吸光度 A0为初始吸光度 2 4 实验实验步骤步骤 2 4 1 柚子皮吸附剂的制备 从农贸市场收集新鲜健康的柚子皮带回实验室自然晾干 用去离子水洗涤 4 5 遍 浸 泡 转至鼓风干燥箱中 将温度调至 50 烘干至恒重 粉碎 过筛 制成粉末待用 在电 子天平上称取 20g 柚子皮粉和 10g 盐酸羟胺 溶于 300ml 异丙醇中 放入恒温振荡器在 60 下搅拌 12h 抽滤 将滤渣分别用乙醇和去离子水洗涤 3 到 4 次 直至洗涤液呈中性 冷却 60 C 下干燥 24h 得到改性后的柚子皮吸附剂 8 9 2 4 2 配制三价铬离子重金属储备液 称取氯化铬 0 1g 溶于 1000ml 水中 测初始金属离子的吸光度 A0和电导率 0 2 4 3 吸附时间对吸附性能的影响 在室温下 称取 Cr 离子储备液 0 1g L 150ml 用醋酸调节 pH 为 6 左右 加入 0 2g 改性柚子皮吸附剂 在室温下搅拌 12h 每隔 3h 6h 9h 12h 分别测出其吸光度和电 导率 测量三次求出平均值 2 4 4 吸附剂用量对吸附性能的影响 准确称取 100ml 的 Cr3 使用液 5 份 依次放入 5 个洁净的锥形瓶中 分别加入盐酸羟胺 处理过的柚子皮吸附剂 0 5g 1 0g 1 5g 2 0g 2 5g 设定吸附时间为 24h 用缓冲溶液调节 pH 值为 6 左右 静置 取上层清液 分别测出吸光度 2 4 5 温度对吸附性能的影响 在已知最佳吸附时间和吸附剂投加量的条件下 准确称取 100ml 的 Cr3 使用液 5 份 依 次放入 5 个洁净的锥形瓶中 加入吸附剂 0 5g 用缓冲溶液调节 pH 为 6 左右 反应温度分 别为 25 30 35 40 和 45 设定吸附时间 6h 静置 取上层清液 分别测出吸 光度 2 4 6 pH 值对吸附性能的影响 在室温下 准确称取 100ml 的 Cr3 使用液 4 份 依次放入 4 个洁净的锥形瓶中 分别加 入吸附剂 0 5g 用缓冲溶液调节 pH 值为 2 4 6 8 设定最佳反应温度 反应合适时间 静置 取上层清液 测出其吸光度 3 结果与分析结果与分析 3 1 Cr3 标准曲线的绘制标准曲线的绘制 用滴定管分别准确取 100mg mL 的铬离子标准溶液 0 00 10 00 20 00 30 00 40 00 50 00mL 至 100mL 容量瓶中 再用磷酸溶液稀释至刻度 测其吸光度 得到铬标准曲线的线性回归方程为 A 0 01667 0 0132c 线性回归系数为 0 99586 如图 1 所示 01020304050 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 B A B O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 图图 1 铬离子标准曲线铬离子标准曲线 测得铬离子初始吸光度为 A0 0 021 初始电导率为 134 8 3 2 吸附时间对吸附反应的影响吸附时间对吸附反应的影响 结果如下 表表 1 不同反应时间下的吸附结果不同反应时间下的吸附结果 24681012 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 absorbancy response time h absorbancy O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 图图 2 吸附剂反应时间对吸附效果的影响 吸附剂反应时间对吸附效果的影响 由图 2 可看出 随着吸附时间的延长 溶液的吸光度由 下降到 在 t 6h 时吸光度最 小 对应的电导率也最小 说明此时溶液中金属离子的浓度最低 随后吸光度又增大 电导 率也随之增大 说明溶液中离子浓度 此处的实验结果是错误的 随着时间的延长吸光度只 会下降缓慢 不可能忽然又增大了 这与后面其他实验不一样 这个地方的数据你改一下 符合实际一点 当吸附剂反应时间为 6h 时 吸附处理效果最好 吸附率为 17 29 之后随着 反应时间 h 吸光度 A 36912 A10 5250 3881 0331 062 A20 5180 3801 0381 053 A30 5200 3851 0401 046 A 平均0 5210 3841 0371 054 吸附率 23 8117 2948 3849 19 吸附的延长 吸附率先增加后趋于平缓 可知吸附率基本达到平衡 因此 最佳吸附时间为 6h 3 3 吸附剂的投加量对吸附效果的影响吸附剂的投加量对吸附效果的影响 结果如下 表表 2 不同吸附剂投加量下的吸附结果不同吸附剂投加量下的吸附结果 吸附剂投加量 g 吸光度 A 0 51 01 52 02 5 A10 4940 9271 2091 4311 564 A20 4930 9221 2111 4331 564 A30 4950 9241 2121 4311 565 A 平均0 4940 9241 2111 4321 564 吸附率 22 524356 6767 1973 48 0 51 01 52 02 5 0 4 0 6 0 8 1 0 1 2 1 4 1 6 absorbance absorbent addition g absorbance O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 图图 3 吸附剂投加量对吸附效果的影响 吸附剂投加量对吸附效果的影响 由图 3 可看出 吸附剂投加量为 0 5g L 时 吸附效果最好 吸光度是最小的 吸附率为 22 52 随着吸附剂投加量的增加 吸附率逐渐升高 因为当吸附剂量增加时 相当于增加了 吸附的表面积 最重要的也增加了吸附剂中官能团的数目 12 吸附剂量越多 官能团数目 也越多 吸附效果越好 可见 对吸附率来说影响最大是加入量 最后逐渐趋于平缓趋势 因为在溶液中的铬离子数目是一定 吸附能力一定 所需吸附的基团也是一定 因此 最佳 投加量为 0 5g L 3 4 吸附反应温度对吸附效果的影响吸附反应温度对吸附效果的影响 结果如下 表表 3 不同吸附剂投加量下的吸附结果不同吸附剂投加量下的吸附结果 温度 吸光度 A 2530354045 A10 2640 2390 2760 2590 284 A20 2600 2420 2770 2550 286 A30 2620 2440 2750 2560 285 A 平均0 2620 2420 2740 2570 285 吸附率 11 4810 5212 0511 2412 57 2530354045 0 24 0 25 0 26 0 27 0 28 0 29 absorbance temperature absorbance Linear Fit of absorbance O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 图图 4 吸附反应温度对吸附效果的影响吸附反应温度对吸附效果的影响 由图 4 可看出 当温度为 30 的时候 吸光度为最低 10 52 吸附效果最好 整幅图呈现的 是一种下降 上升 下降 上升的一种趋势 温度较低时 整个吸光度的范围液处于较低的状态 当温度在 40 以上时 吸光度增大 随着温度的升高 溶液中离子的活动性也随之增强 3 5 pH 对吸附效果的影响对吸附效果的影响 结果如下 表表 4 不同不同 pH 值下的吸附结果值下的吸附结果 pH 吸光度 2468 A10 2540 2630 2560 268 A20 2530 2640 2530 269 A30 2550 2640 2530 268 A 平均0 2540 2640 2540 268 吸附率 11 111 5711 111 76 2345678 0 252 0 254 0 256 0 258 0 260 0 262 0 264 0 266 0 268 0 270 absorbance pH absorbance Linear Fit of absorbance O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 图图 5 pH 对吸附效果的影响对吸附效果的影响 由图 5 可看出 当 pH 值为 吸附效果最好 吸附率达 11 1 然后随着 pH 增大 吸附率也 在增大 主要是由于在较强的酸性条件下 溶液中的 Cr3 主要以水和离子形式存在 13 3 6 误差分析误差分析 实验所做的图示曲线较曲折 应在不同范围内多设置几组条件分析 单纯的 5 5 组数 据以反应吸附剂的整体吸附过程 称取吸附剂时 或多或少存在误差 都忽略不计 测量吸 附剂反应时间对吸附效果的影响实验时 反应过程中没能用磁力搅拌器加热搅拌 使反应不 够彻底 以后每组实验都应在搅拌的过程中进行反应 14 4 小结小结 实验选用盐酸羟胺处理过后的柚子皮为吸附剂对废水中 Cr3 进行吸附研究 吸附反应时 间 吸附剂用量 pH 和温度的单因素试验的 4 个因素共同来研究改性柚子皮粉的最好的吸附 条件 改性后的