改性细菌纤维素膜处理重金属—亚甲基蓝的废水实验研究

来源 :重庆交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:simba_m
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随着环保要求的提升,印染行业废水处理要求也在提高。印染废水中存在重金属与亚甲基蓝等污染问题,研究能同时吸附处理重金属离子和亚甲基蓝的吸附剂具有实际意义。细菌纤维素是一种“绿色”吸附剂,因其环境友好性受到广泛关注。本文考察了细菌纤维素原膜对水中重金属离子(Cu2+或Zn2+或Pb2+)和亚甲基蓝的吸附能力,用吸附热力学与吸附动力学模型对吸附过程进行了拟合;对细菌纤维素膜进行聚乙烯亚胺改性、交联羧甲基改性,采用FTIR、XRD、SEM表征改性前后细菌纤维素膜的变化;探究了改性细菌纤维素膜对重金属离子(Cu2+或Zn2+或Pb2+)和亚甲基蓝的吸附及其影响因素,并应用吸附热力学和吸附动力学模型拟合了吸附过程,优选出了吸附处理效果好的改性细菌纤维素膜;通过正交实验优化优选改性细菌纤维素膜的吸附条件;利用优选出的细菌纤维素膜对低浓度重金属离子(Cu2+或Zn2+或Pb2+)/亚甲基蓝的混合废水进行吸附处理。实验获得的主要结果结论如下:(1)细菌纤维素原膜对重金属离子(Cu2+或Zn2+或Pb2+)和亚甲基蓝吸附适宜p H范围分别为4.5-7、5-8,时间为60 min时即可达吸附到平衡;一般情况下,随重金属离子(Cu2+或Zn2+或Pb2+)或亚甲基蓝浓度的浓度增加,细菌纤维素原膜对其的吸附量逐渐增大。应用准二级动力学和Langmuir吸附等温线模型可较好的拟合细菌纤维素原膜对重金属离子(Cu2+、Zn2+、Pb2+)和亚甲基蓝的吸附过程;计算获得细菌纤维素原膜对重金属离子(Cu2+或Zn2+或Pb2+)和亚甲基蓝的最大吸附量分别为:13.36 mg/g、17.49 mg/g、23.03 mg/g和27.00 mg/g。(2)聚乙烯亚胺改性后的细菌纤维素膜与细菌纤维素原膜相比较,FTIR图在900cm-1~600 cm-1的峰变宽,在1568.123 cm-1处出现吸收峰;XRD图相比于细菌纤维素原膜在2?为22.625°峰值降低;SEM图膜的表面出现丝状物。聚乙烯亚胺纤维素膜吸附重金属离子(Cu2+或Zn2+或Pb2+)和亚甲基蓝的适宜p H范围分别为4-6、5-8,时间为60 min时即可达吸附到平衡;一般情况下,随重金属离子(Cu2+或Zn2+或Pb2+)或亚甲基蓝浓度的浓度增加,聚乙烯亚胺细菌纤维素膜对其的吸附量逐渐增大。应用准二级动力学和Langmuir吸附等温线模型可较好的拟合聚乙烯亚胺细菌纤维素膜对重金属离子(Cu2+或Zn2+或Pb2+)和亚甲基蓝吸附过程;计算获得聚乙烯亚胺细菌纤维素膜对重金属离子(Cu2+或Zn2+或Pb2+)和亚甲基蓝的最大吸附量分别为:63.09 mg/g、62.08 mg/g、69.45 mg/g和64.81 mg/g。(3)交联羧甲基改性后的细菌纤维素膜和细菌纤维素原膜相比较,FTIR图在3000.109 cm-1~3429.071 cm-1的值强度减弱,1745.712 cm-1与1611.432 cm-1处和1265.402 cm-1处的峰值显著增强,1054.678 cm-1处出现吸收峰;XRD图结晶度变小,结晶区域缩小,在2?=22.625°处峰值降低;SEM图无较大变化。交联羧甲基纤维素膜对重金属离子(Cu2+或Zn2+或Pb2+)和亚甲基蓝的吸附适宜p H范围分别为4-6、5-8,时间为60 min时即可达吸附到平衡;一般情况下,随重金属离子(Cu2+或Zn2+或Pb2+)或亚甲基蓝浓度的浓度增加,聚乙烯亚胺细菌纤维素膜对其的吸附量逐渐增大。应用准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型可较好的拟合交联羧甲基细菌纤维素膜对重金属离子和亚甲基蓝吸附过程;计算获得交联羧甲基纤维素膜对重金属离子(Cu2+、Zn2+、Pb2+)和亚甲基蓝的最大吸附量分别为116.98mg/L、118.13mg/L、132.25 mg/g和93.12 mg/g。(4)在正交实验优化交联羧甲基细菌纤维素膜对重金属离子(Cu2+或Zn2+或Pb2+)和亚甲基蓝的吸附条件下的最大实验吸附量,分别为Langmuir吸附等温线模型计算出该膜对重金属离子(Cu2+或Zn2+或Pb2+)和亚甲基蓝最大吸附量的76%、80%、92%和70%。(5)交联羧甲基细菌纤维素膜对低浓度Cu2+/亚甲基蓝混合废水的吸附处理效果较好,对低浓度Zn2+/亚甲基蓝混合废水的处理效果次之;应用交联羧甲基细菌纤维素膜吸附处理低浓度重金属离子(Cu2+或Zn2+)/亚甲基蓝混合废水具有一定的潜力。不建议使用交联羧甲基细菌纤维素膜吸附处理Pb2+/亚甲基蓝混合废水。
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