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1、花生壳对含铬废水的吸附研究毕业论文 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 研究目的和容31.3.1 研究目的31.3.2 研究容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第三章 花生壳对Cr6+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Cr6+性能的影响93.3投加量对花生壳吸附Cr6+
2、性能的影响103.4 吸附时间对花生壳吸附Cr6+性能的影响113.5溶液pH对花生壳吸附Cr6+性能的影响113.6吸附温度对花生壳吸附Cr6+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Cr6+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
3、 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ZnCl2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245.3 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Cr6+性能的影响265.3.3 吸附时间对花生壳活性炭吸附Cr6+性能的影响265.3.4 吸附温度对花生壳活性炭吸附Cr6+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 .专业.
4、专注. 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
5、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Cr3+和Cr6+存在。含铬废水中的铬主要以Cr6+化合物存在，与Cr3+相比，Cr6+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累
6、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，Cr6+广泛运用于电镀、制革、采矿、化工、印染等工业，重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
7、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Cr6+的吸附作用，探索花生壳用于废水处理，为花生壳在含Cr6+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Cr6+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Cr6+溶液中加入0.50g吸附剂，吸附反应1h，Cr6+的去除率达84.6%。智峰等9将水
8、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Cr6+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，Cr6+浓度为40mgL-1，花生壳粉末投加量30gL-1，反应时间100min，Cr6+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
9、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,Cr6+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、Zn
10、Cl2作活化剂制取花生壳活性炭吸附去除Cr6+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Cr6+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Cr6+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Z
11、nCl2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。1.4 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，根据研究的容和方案，本研究确定的技术路线如下图所示：制备花生壳花生壳活性炭的制备改性花生壳的制备未改性花生壳的制备花生壳活性炭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改性花生壳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（
12、3）溶液pH（4）吸附时间（5）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）吸附温度改性花生壳改性方法：（1）H3PO4改性（2）甲醛/硫酸改性（3）HNO3改性吸附影响因素：（1）花生壳用量（2）溶液pH（3）吸附时间（4）吸附温度结论、建议及三种花生壳吸附研究的对比第二章 花生壳吸附六价铬的实验方法与材料2.1实验材料2.1.1 实验试剂当地花生壳，硫酸（H2SO4），分析纯，市亚盛化工；磷酸（H3PO4），分析纯，中试化工总公司；氢氧化钠（NaOH）,分析纯,市亚盛
13、化工；重铬酸钾（K2Cr2O7），分析纯，市化轻一部经销钮家化工助剂厂；丙酮(CH3COCH3)，分析纯，中试化工总公司；二苯碳酰二肼(C13H14N4O)，分析纯 ，国药集团化学试剂；盐酸（HCl），分析纯，市亚盛化工；甲醛（HCHO），分析纯，中试化工总公司；硝酸（HNO3），分析纯，宜兴市广江助剂化工；氯化锌（ZnCl2），分析纯，市亚盛化工。2.1.2实验仪器三用恒温水箱，申光仪器仪表；721型可见分光光度计，舜宇恒平科学仪器； DGF200ZZ型电热谷峰干燥箱，中华人民国试验设备制造厂；FA1604N电子天平，精密科学仪器；pHS-3C型数字式酸度计；CJT8-1B磁力搅拌器；SHZ
14、-88台式水浴恒温震荡器，省太仓实验设备厂；JJ-1精密定时电动搅拌器，省金坛市荣华仪器制造。2.1.3实验试剂的配制（1）铬标准贮备液配制：称取于120干燥2h的重铬酸钾（优级纯）0.2829g，用水溶解，移入1000mL的容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀，每升贮备液含100mg六价铬。（2）铬标准使用液：吸取200mL铬标准贮备液于1000mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。每升标准使用液含20mg六价铬。使用当天配制。（3）二苯碳酰二肼溶液：称取二苯碳酰二肼（简称DPC,C13H14N4O）0.5g，溶于125mL丙酮中，加水稀释至500mL，摇匀，贮于棕色瓶保存。颜色变深后不能使用。（4
15、）（1+1）硫酸：将硫酸(H2SO4，=1.84g/ml，优级纯)缓缓加入到同体积的水中，混匀。（5）（1+1）磷酸：将磷酸(H3PO4，=1.69g/ml，优级纯)与水等体积混合11。（6）0.1moL硫酸：称取5g硫酸溶于500mL水中，混匀。（7）1moL/L磷酸：称取57.6471g磷酸于500mL水中，混匀。（8）1moL/L硝酸：称取46.63235g硝酸于500mL水中，混匀。（9）甲醛/硫酸溶液：甲醛/硫酸=1:5，甲醛分析纯为34%，硫酸为0.1moL/L。（10）16.67%氯化锌溶液：用20g氯化锌固体溶于100g水中，搅拌，直至完全溶解。（11）23.08%氯化锌溶液：用30g氯化锌固体溶于100g水中，搅拌，直至完全溶解。（12）28.57%氯化锌溶液：用40g氯化锌固体溶于100g水中，搅拌，直至完全溶解。（13）33.33%氯化锌溶液：用50g氯化锌固体溶于1
