【摘要】：水體重金屬污染所引起的環(huán)境問(wèn)題已嚴(yán)重危及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展與民眾身體健康,其處理技術(shù)研究受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。吸附法是一種常用的重金屬離子污染物處理技術(shù)之一,因其吸附材料價(jià)廉易得、不需要復(fù)雜裝置和添加額外化學(xué)物質(zhì)等特點(diǎn)而被越來(lái)越多地應(yīng)用。因此,尋求各種具有特殊或優(yōu)異性能如具有特殊選擇性、重復(fù)利用率高、成本低廉、制備簡(jiǎn)單和去除效率高的吸附劑,是該領(lǐng)域最引人注目的研究熱點(diǎn)之一。 本學(xué)位論文綜述了水環(huán)境中重金屬污染的危害與處理技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展,探討了不同形態(tài)重金屬離子在污染水體中的分布以及其與吸附劑之間的結(jié)合機(jī)理。同時(shí),基于固相吸附劑和液相提取劑的優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)并合成了一系列環(huán)境友好、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、去除效率高的新型球狀固相吸附劑材料,并借助紅外光譜、掃描電鏡等方法對(duì)所得各種吸附劑進(jìn)行了表征研究；利用批實(shí)驗(yàn)和／或柱實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了所得吸附劑對(duì)水體中金屬離子吸附實(shí)驗(yàn),考察了各種影響因素如溫度、溶液pH值、金屬離子初始濃度、接觸時(shí)間、競(jìng)爭(zhēng)離子和離子強(qiáng)度等對(duì)吸附劑性能的影響,并應(yīng)用各種動(dòng)力學(xué)、吸附等溫線和熱力學(xué)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合和討論。本學(xué)位論文的主要結(jié)果如下： 1.合成雙極性聚苯乙烯-EDTA(PS-EDTA)螯合樹(shù)脂,通過(guò)批實(shí)驗(yàn)和柱實(shí)驗(yàn)研究了PS-EDTA對(duì)微污染水溶液中鋅離子的去除性能。PS-EDTA樹(shù)脂在pH6.0下達(dá)到最大吸附容量,57.8 mg/g。動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)PS-EDTA樹(shù)脂在最初15min吸附鋅離子非�？�,在大約20 min后達(dá)到平衡,鋅離子吸附的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)比較符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,表明控制吸附速率過(guò)程可能是化學(xué)吸附。同時(shí)用很多種等溫模型檢驗(yàn)了平衡吸附數(shù)據(jù),結(jié)果發(fā)現(xiàn)Tempkin和Freundlich模型能更好地?cái)M合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在柱實(shí)驗(yàn)中,PS-EDTA樹(shù)脂對(duì)鋅離子的吸附較符合Yan模型。 2.制備大孔網(wǎng)狀聚乙烯醇小球(MR-PVA),用批實(shí)驗(yàn)法研究了MR-PVA小球?qū)λ芤褐蠵b(Ⅱ)的吸附和解吸。結(jié)果發(fā)現(xiàn)MR-PVA小球與很多其他廉價(jià)和商業(yè)化的吸附劑相比,可以更好地選擇性去除微污染廢水中的Pb (Ⅱ)。MR-PVA小球?qū)b(Ⅱ)的最大吸附容量是213.89 mg/g、最佳溶液pH值為6.0。動(dòng)力學(xué)研究表明,在最初30分鐘內(nèi),MR-PVA小球?qū)︺U離子的吸附較快、在大約2小時(shí)左右達(dá)到平衡,平衡數(shù)據(jù)比較符合'Tempkin和Langmuir等溫線模型。同時(shí),,MR-PVA小球的吸附動(dòng)力學(xué)可以用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)來(lái)解釋。雖然其它離子的存在,如Zn2+, Cu2+, Na+和Cl,對(duì)Pb(Ⅱ)的吸附有一定的影響,但是MR-PVA小球表現(xiàn)出從多元金屬離子溶液中對(duì)Pb(Ⅱ)具有良好的選擇性吸附性能。 3.合成了包含大量功能團(tuán)如羥基,羧基和氨基的新型PVA/EDTA樹(shù)脂復(fù)合小球,研究了其去除水溶液中Zn(Ⅱ)的性能。吸附等溫線研究得出PVA/EDTA樹(shù)脂復(fù)合小球?qū)n(Ⅱ)的吸附容量要大于其它生物吸附劑的吸附容量。對(duì)于所有的實(shí)驗(yàn)體系,化學(xué)反應(yīng)似乎是速率控制過(guò)程,并且準(zhǔn)二級(jí)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)出對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最好相關(guān)性。同時(shí),PVA/EDTA樹(shù)脂復(fù)合小球可以有效地再生(95%)。這些結(jié)果使得這種相對(duì)廉價(jià)的PVA/EDTA樹(shù)脂復(fù)合小球可以有效地去除低濃度的含鋅廢水(40 mg/L)并且可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用。 4.應(yīng)用PVA包膜離子液體[A336][MTBA]制備了[A336][MTBA]/PVA微囊小球(PVA/IL),并考察了其對(duì)水中Hg(Ⅱ)的去除性能。結(jié)果表明,這種“綠色”提取劑,[A336][MTBA]可以用包囊法固定在PVA凝膠小球上,并且制備出的新型固相吸附劑可以去除廢水中99%以上的汞離子(廢水濃度低于50ppm)。pH5.8和吸附劑用量1g L-1是批實(shí)驗(yàn)下的最佳操作條件。18小時(shí)后幾乎所有的Hg(Ⅱ)被去除,達(dá)到最大吸附容量49.89mg/g。同時(shí)發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)二級(jí)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)可以最好地?cái)M合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。而且競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)表明即使在較高濃度的Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的共同存在下,PVA/IL小球也能保持很高的Hg(Ⅱ)去除效率。
【圖文】：

中的反應(yīng)常數(shù)。如果海水中自由配位體濃度為:〔OH一]一 2.0x10一 6M;[CqZ一]-6.3xzo一，，M:[Br]=7.9xlo一M;[5042)一z.3xlo一ZM;〔el一卜 0.56M.計(jì)算出來(lái)隨氯離子濃度變化的不穩(wěn)定汞(n)化合物的濃度如圖1.2所示。不難發(fā)現(xiàn)海水中不穩(wěn)定汞(II)化合物在高氯離子濃度下的主要成分是Hgcl42一 (0.56M)。Hg(oH)+，HgSO;和HgCO3的反應(yīng)常數(shù)估值表明海水中沒(méi)有這些化合物生成。 36Tesseee一一一一一一一一一一一一H酥上:偽‘48朽J，﨑2地B尤1 2JI206，古斑匆隨趙8{二二告互知一4七一一一一一一-H多溉H皇B￡C赴H夕二一地(O瑪?shù)㎡‘片茲架皇蘭三二二千‘一-一一- 00.250.5PCI圖1.2計(jì)算出的海水中汞(11)不同種的分布(假設(shè)約自[18]0.7560%的汞(11)以eH3Hgel形式存在)摘

影響、吸附機(jī)理及高效吸附劑的開(kāi)發(fā)等方面。吸附劑對(duì)重金屬離子的吸附不僅取決于吸附劑本身的組成、性質(zhì)及吸附質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、存在形態(tài)等，同時(shí)受水體環(huán)境中多種因子的制約。圖1.3說(shuō)明了常用吸附劑的吸附機(jī)理。表 表自吸附 附 附 擴(kuò)散 散 散散散散散散散散奕奕召 召 召④ ④ ④ 運(yùn)輸輸巨 巨 巨巨二〕三二巨口 口 口.)而硯 硯④④④④④④④④ ④④④④④④④④④④④ ④④① ①④④④④④④④④ ④ ④。。④ ④ ④ ④沉 沉淀淀 淀.④一co。探2一oH，一④ ④④④ ④④④(巫 )))))))))CONHZ，一SH，一OCH，， ， ，廠 廠廠甲甲 甲 甲 甲廠廠廠 廠「 「 「 「離 離子鄉(xiāng)弓英 英 英 絡(luò)臺(tái)與鰲臺(tái) 臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)丁丁 丁 丁甲
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2683967