王艺霖及毕业论文 副本

1、1.4.2 活性炭纤维吸附祛除废水中重金属离子的国内外发展状况活性炭纤维（ACF）主要分为粘胶基ACF、酚醛基ACF、聚丙烯腈基ACF（PAN-ACF）、沥青基ACF（Pitch-ACF）几种类型。由于ACF的前驱体不同，其表面的官能团就不同，所以不同的ACF产品有不同的作用。因ACF具有吸附容量大、吸附速度快、脱附条件温和、再生容易等特点，而且它在吸附饱和后易于脱附，回收吸附剂，故将ACF作为一种高效新型的吸附材料在废水处理中的应用将愈来愈广泛25。因此本文以活性炭纤维作为吸附剂，研究其对重金属离子的吸附特性。 魏凤玉26用活性炭纤维吸附法处理环氧树脂生产废水，确定了吸附等温线和穿透曲线，当

2、吸附剂质量浓度为0.1%，废水的PH为1，在室温下吸附60min时，废水COD祛除率达70%。陈芳艳等研究了以丙烯腈基活性炭纤维（NACF）作吸附剂，分别以Cd2+、Cu2+、Ni2+的水溶液作为模拟重金属废水，就ACF对水中重金属离子的吸附特性及可再生性作了一系列探讨。蔡建27分别用HON3、H2O2、NH4CI对活性炭纤维进行表面改性，并考察了其对甲醛的吸附，通过动态吸附试验后发现经H2O2改性的ACF对甲醛的吸附最佳。 学者们通过研究发现ACF对水中Cu2、Ni2、Zn2均有一定的吸附效果,但对Cd2+的吸附优于Cu2、Ni2、Zn2。为了考察共存离子对Cd2吸附效果的影响,用含Cu2、

3、Ni2、Zn2以及Cd2的溶液配制成模拟混合废水,ACF 对混合废水的静态吸附结果见表1.2。表1.2 ACF对混合废水中各种重金属离子的吸附祛除率离子原水浓度/(mg·L-1)不同吸附剂用量（g）时的祛除率0.5 1.0 1.5 2.0 3.0Cd2+20.059.7 75.5 79.4 81.2 83Cu2+10.229.4 34.6 42.1 43.8 45Ni2+9.515.1 20.3 24.6 25.4 26Zn2+15.417.0 21.2 25.1 26.0 26 1.5 本文研究的目的及意义随着现代工业化的发展和城市化进程的加剧，环境问题已成为全球关注的焦点问题。其

4、中重金属污染是一个极其重要的环境保护问题。重金属离子在环境中十分稳定，不像有机污染物那样易被细菌、微生物等降解。因此，重金属不仅对水生生物构成威胁，而且它可以通过水生生态系统中食物链与食物网的富集作用，从而累积到较高的浓度，并最终对人类的生命和健康造成直接或间接的危害。含有重金属的废水对人类的生活环境造成了巨大的危害，重金属离子随废水排出，即使浓度很小，也能造成公害，严重污染环境，影响人们的健康。所以，研究如何降低废水中重金属的含量，减轻重金属对环境的污染是我此次论文研究的一个目的所在。其次，传统用于祛除污水中重金属离子的有效分离方法有沉淀法、离子交换法、电化学处理法、膜技术法、蒸发凝固法、反

5、渗透法和电渗析法等，但这些技术的应用有时会受到工艺和经济的限制，并且由于有害副产品的存在，使它们具有潜在的危害性，容易造成二次污染，另外这些方法一般适用于所含金属离子浓度较高的情况；当重金属离子浓度较低时，这些方法则显得低效且费用较高。所以，寻找出较为廉价的污水净化材料，降低污水处理的成本，提高净化效率已成为环境保护中待解决的问题，也是本论文研究意义的所在。一些天然材料，在很多情况下，相对便宜，供应源丰富，具有巨大的潜力，并最终通过改性后增强其吸附能力。本次实验我将选用橘子皮、花生壳、活性炭纤维这三种材料，已有研究表明它们可以用于祛除废水中的重金属离子。本次研究主要是对比这三种材料对重金属的吸

6、附祛除效果，同时探究每种材料吸附祛除Cu2+溶液效果的最佳条件，即探讨影响吸附能力的各种因素，如溶液pH值、吸附时间、Cu2+的初始浓度，原材料炭化温度等。为寻找出比较高效和便宜的吸附材料用以处理废水中重金属离子提供可能，也为降低处理含重金属的成本和增加经济效益服务提供理论依据。通过分析研究其吸附铜离子的作用条件和机理，开发新型Cu2+吸附剂降低废水处理成本。第二章 实验部分2.1 实验仪器及药品2.1.1 实验仪器实验中所用的仪器如表2.1所示表 2.1 玻璃仪器名称规格名称规格烧杯50mL量筒10mL烧杯100mL量筒100mL烧杯1000mL移液管1mL容量瓶10mL移液管2mL容量瓶2

7、5mL移液管5mL容量瓶50mL锥形瓶100mL容量瓶100mL胶头滴管_表 2.2 其它仪器名称数量名称数量坩埚2漏斗4坩埚钳2吸耳球1玻璃棒1铁架台1表 2.3 实验仪器设备名称型号规格生产厂家磁力搅拌器HJ-6巩义市予华仪器有限公司箱式电阻电炉SX2上海金泸电热仪器联营原子吸收分光光度仪HG-9600A沈阳华光精密仪器有限公司电子天平JA2003N上海菁海仪器有限公司电热恒温鼓风干燥箱DGG-9140A上海森信实验仪器有限公司酸度计FE20梅特勒-托利多仪器公司2.1.2 实验药品实验中所使用的主要试剂见表2.3所示表2.3 实验中所用的主要试剂名称分子式纯度生产厂家硝酸铜Cu(NO3)

8、2自 制硫酸铜CuSO4自 制冰乙酸CH3COOH AR天津市光复科技发展有限公司氨水NH3·H2OAR沈阳市试剂五厂磷酸H3PO4AR天津市科密欧化学试有限公司超纯水自 制2.1.3 仪器分析2.1.3.1 基本工作原理 原子吸收分析，是将含有的微量金属元素溶液转变成雾状引入火焰中，在高温蒸发下分解成自由状态的原子（即基态原子）。基态原子的一个特点是可以吸收特征光谱，即只吸收与该元素原子有相同特征的光谱，而对其它波长范围的光不产生吸收，这是基态原子的一个很重要的特点，同时样品浓度越大，火焰中的基态原子越多，对特征光谱的吸收能力越强。利用仪器中特殊光源（空心阴极灯）发出的特征谱线照射

9、火焰中的基态原子，然后测量特征谱线强度减弱的程度来判断样品浓度的方法即是原子吸收仪器的基本原理。2.1.3.2 仪器的调试与使用（1）点火前的准备 初始状态：先打开仪器的电源开关。 灯电流灯：顺时针（转此时要打开灯电流按钮）当>1mA灯亮，测某元素按表调到相应数值。 通带选择：测某元素选某元素对应的值（例测铜选2.0的位置）。 波长旋钮：旋钮调到相应元素所需波长，在波长±0.5A的范围内转动旋钮使其能量最大（增益旋钮）。 这时按能量值灯亮，调节旋钮，让能量值在0.9-1.0。 下一步调节多边旋钮，垂直与水平钮使能量值调到最大。 再一次调节增益旋钮，使能量值在0.9-1.0之间，

10、上述步骤完成之后预热15-30min待测。（2）点火条件和点燃火焰 空气压缩调为0.25Mp, 乙炔气压调为0.05Mp。调节空气两至最大值，点火。（先开助燃阀，再开燃气阀） 预热15min，使燃烧达到热平衡。（火焰燃烧均匀，无跳动能量点）(3) 测定 调节能量值至0.9-1.0之间，显示转移到吸光度（用消光值按钮显示），这时吸入空白溶液，按一下自动调零。 设置快、中、慢和积分值。 由低浓度到高浓度依次测定，记下浓度值与之对应的吸光度。 测定待测样品值。 绘制标准曲线，在曲线上查的测定样品的实际浓度值。 测定完毕后，用去离子水清洗十分钟。 关闭钢瓶气阀，待完全燃烧后，关闭空气压缩和电源开关。注

11、： 测定过程中，不时添加去离子水（或其他溶液）不能发生抽干现象。 每次测定一种样品前，都要看去离子水的值是否为0.00，不是应自动调零。 燃气、助燃气阀不应开太大，适当上升。2.2 实验过程2.2.1 实验材料实验用的花生壳和柑橘皮采集自大连市某农贸市场。将花生壳、橘子皮洗净、烘干保存于干燥器中备用。炭纤维来源于某商场，由老师提供。2.2.2 炭化花生壳的最佳祛除效果研究实验材料准备：将备用的花生壳放到坩埚中于马弗炉中灼烧至250后再烧一个半小时，得到炭化花生壳活性炭。称取10g备用花生壳，置于2.5L的大烧杯中，加入500mL 1mol/L 磷酸溶液，在磁力搅拌器上搅拌60min后，离心去除

12、液体部分，在50下烘干，然后升温至150加热90min。热处理后的花生壳用75的超纯水清洗，去除游离的磷酸，于50下烘干备用。得到改性的炭化花生壳活性炭。实验过程： 改变pH值条件的实验配制溶液：用移液管取30mLCu2+溶液于大烧杯中，再加入用量筒量取的580mL超纯水制成稀释液，用玻璃棒搅匀。将3个锥形瓶中分别倒入100mL的稀释液，剩余溶液平均加到其他的两个锥形瓶中。调pH值：先测定一锥形瓶的原始pH,然后在其他锥形瓶分别加稀释了的醋酸和稀释了的氨水调成所需要的pH用于实验，控制pH值在26之间。吸附：将烧好的花生壳粉碎，然后用电子天平称取5份1g的花生壳，分别加到调好pH的锥形瓶中，然

13、后同时在磁力搅拌器上搅拌2h,静置。测定：用移液管吸取上层清液测定吸附后Cu2+溶液浓度，计算吸附量等。 改变初始浓度条件的实验将实验室中原有的1000mg/L Cu2+溶液分别稀释到10、15、20、25、30、40、50、60、70mg/L，分别取100mL加入烧杯中，加入用电子天平准确称取的1g粉粹了的花生壳，同时在磁力搅拌器上搅拌2h，静置，用移液管吸取上层清液测定吸附后的溶液浓度，计算吸附量等。 改变吸附时间条件的实验将实验室中原有的1000mg/L Cu2+溶液稀释到50mg/L,取100mL放在烧杯中，加入用电子天平准确称取的1g粉碎了的花生壳，在磁力搅拌器上以同样的转速分别搅拌

14、15min,30min,45min,60min,90min,120min后，静置，用移液管吸取上层清液测定吸附后的溶液浓度，计算吸附量等。 改变花生壳的炭化温度的实验将洗净烘干的花生壳分别炭烧至100、150、200、250备用。将实验室中原有的1000mg/L Cu2+溶液稀释到50mg/L,取100mL放在烧杯中，用电子天平准确称取1g炭化了不同温度的粉碎了的花生壳，加入烧杯中，在磁力搅拌器上以同样的转速搅拌2h，静置，用移液管吸取上层清液测定吸附后的溶液浓度，计算吸附量等。改性和未改性花生壳吸附效果对比的实验称取1.0g改性花生壳和未改性花生壳于150mL，加入pH值为4.3，浓度为50

15、mg/L的Cu2+溶液100mL,同时振荡120min后过滤，测定其中剩余的Cu2+浓度，然后计算吸附量和吸附容量等。2.2.3 柑橘皮的最佳祛除效果研究实验材料准备：将备用的柑橘皮放到坩埚中于马弗炉中灼烧至250后再烧一个半小时。称取10g备用柑橘皮，置于2.5L的大烧杯中，加入500mL 1mol/L 磷酸溶液，在磁力搅拌器上搅拌60min后，离心去除液体部分，在50下烘干，然后升温至150加热90min。热处理后的柑橘皮用75的超纯水清洗，去除游离的磷酸，于50下烘干备用。得到改性的炭化柑橘皮活性炭。实验过程： 改变pH条件的实验配制溶液：用移液管取30mLCu2+溶液于大烧杯中，再加入

16、用量筒量取的580mL超纯水制成稀释液，用玻璃棒搅匀。将3个锥形瓶中分别倒入100mL的稀释液，剩余溶液平均加到其他的两个锥形瓶中。调pH：先测定一锥形瓶的原始pH,然后在其他锥形瓶分别加稀释了的醋酸和稀释了的氨水调成所需要的pH用于实验，控制pH值在26之间。吸附：将烧好的柑橘皮粉碎，然后用电子天平称取5份1g的柑橘皮，分别加到调好pH的锥形瓶中，然后同时在磁力搅拌器上搅拌2h,静置。测定：用移液管吸取上层清液测定吸附后Cu2+溶液浓度，计算吸附量等。 改变初始浓度条件的实验 将实验室中原有的1000mg/L Cu2+溶液分别稀释到10、15、20、25、30、40、50、60、70mg/L

17、，分别取100mL加入烧杯中，加入用电子天平准确称取的1g粉粹了的柑橘皮，同时在磁力搅拌器上搅拌2h，静置，用移液管吸取上层清液测定吸附后的溶液浓度，计算吸附量等。 改变吸附时间条件的实验将实验室中原有的1000mg/L Cu2+溶液稀释到50mg/L,取100mL放在烧杯中，加入用电子天平准确称取的1g粉碎了的柑橘皮，在磁力搅拌器上以同样的转速分别搅拌15min,30min,45min,60min,90min,120min后，静置，用移液管吸取上层清液测定吸附后的溶液浓度，计算吸附量等。改变柑橘皮的炭化温度的实验将洗净烘干的柑橘皮分别炭烧至100、150、200、250备用。将实验室中原有的

18、1000mg/L Cu2+溶液稀释到50mg/L,取100mL放在烧杯中，用电子天平准确称取1g炭化了不同温度的粉碎了的柑橘皮，加入烧杯中，在磁力搅拌器上以同样的转速搅拌2h，静置，用移液管吸取上层清液测定吸附后的溶液浓度，计算吸附量等。改性和未改性柑橘皮吸附效果对比的实验称取1.0g改性花生壳和未改性花生壳于150mL，加入pH值为4.3，浓度为50mg/L的Cu2+溶液100mL,同时振荡120min后过滤，测定其中剩余的Cu2+浓度，然后计算吸附量和吸附容量等。2.2.4 活性炭纤维的最佳祛除效果研究实验 改变pH条件的实验配制溶液：用移液管取30mLCu2+溶液于大烧杯中，再加入用量筒

19、量取的580mL超纯水制成稀释液，用玻璃棒搅匀。将3个锥形瓶中分别倒入100mL的稀释液，剩余溶液平均加到其他的两个锥形瓶中。调pH：先测定一锥形瓶的原始pH,然后在其他锥形瓶分别加稀释了的醋酸和稀释了的氨水调成所需要的pH用于实验，控制pH值在26之间。吸附：将烧好的柑橘皮粉碎，然后用电子天平称取5份1g的活性炭纤维，分别加到调好pH的锥形瓶中，然后同时在磁力搅拌器上搅拌2h,静置。测定：用移液管吸取上层清液测定吸附后Cu2+溶液浓度，计算吸附量 改变初始浓度条件将实验室中原有的1000mg/L Cu2+溶液分别稀释到10、15、20、25、30、40、50、60、70mg/L，分别取100mL加入烧杯中，加入用电子天平准确称取的1g活性炭纤维，同时在磁力搅拌器上搅拌2h，静置，用移液管吸取上层清液测定吸附后的溶液浓度，计算吸附量。 改变吸附时间条件将实验室中原有的1000mg/L Cu2+溶液稀释到50mg/L,取100mL放在烧杯中，加入用电子天平准确称取的1g活性炭纤维，在磁力搅拌器上以同样的转速分别搅拌15min,30min,45min,60min,90min,120min后，静置，用移液管吸取上层清液测定吸附后的溶液浓度，计算吸附量。2.