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随着工业生产和人类活动的增加,大量含Cr(Ⅵ)废水和含磷废水的排放对水生生态环境和人体健康造成了不利影响,因此将其浓度降低到标准限值及以下具有重要意义。吸附法由于操作简单、成本低廉、去除效率高,被广泛应用于废水处理。目前,常用吸附剂大多数为粉末状,使用中分离回收困难。具有宏观尺寸和三维网状结构的吸附材料不仅能解决吸附剂使用中的分离回收难题,而且有利于活性点位的暴露与污染物的传质,近年来已成为国内外研究的热点。不过,人为制备三维网状结构材料要么微结构构筑、调控困难,要么制备过程繁琐、试剂消耗量大,要么获得的材料强度较差。灯芯草具有三维网状和内部互通管道结构,表面积和孔隙率高,是一种理想的吸附剂载体。本文利用乙醇/水体系对灯芯草纤维的浸润特性,在不经任何酸、碱和氧化剂预处理的条件下,成功引入活性基团,分别制备了灯芯草基除铬和除磷吸附材料,研究了两种材料的吸附特性,探讨了相关吸附机理。该研究对天然三维网状结构基吸附材料的研制开发和应用具有一定的理论和现实意义。论文的主要研究内容与结论如下:1.灯芯草基除铬吸附材料(PEI-JE)的制备及除Cr(Ⅵ)性能研究利用乙醇/水体系对灯芯草纤维的浸润特性,在不经任何酸、碱和氧化剂预处理的条件下,快速将聚乙烯亚胺和戊二醛引入灯芯草结构中进行交联负载,制备了一种具有宏观尺寸和三维网状结构的灯芯草基除铬吸附剂(PEI-JE)。采用SEM、EDS、XPS和FTIR对其形貌和结构进行表征,研究了PEI-JE对Cr(Ⅵ)的去除特性,并探讨了相关机理。结果表明,PEI成功负载到灯芯草纤维上,制备的PEI-JE保持了灯芯草的三维网状结构。PEI-JE对Cr(Ⅵ)的吸附具有p H依赖性,在p H为3时,除Cr(Ⅵ)效率最高。Cr(Ⅵ)的去除率与吸附时间、吸附剂投加量和吸附温度呈正相关,与Cr(Ⅵ)浓度呈负相关;PEI-JE的吸附量与吸附剂投加量呈负相关,与Cr(Ⅵ)浓度呈正相关。PEI-JE对Cr(Ⅵ)的吸附动力学符合准二级动力学方程,表明吸附过程以化学吸附为主。Langmuir模型和Freundlich模型对吸附热的拟合度都较高,表明PEI-JE表面同时存在单层吸附和多层吸附。吸附热力学表明,Cr(Ⅵ)在PEI-JE上的吸附是自发的吸热反应。共存离子Na+、K+、Al3+、H2PO4-、Cl-和NO3-对Cr(Ⅵ)的去除基本没影响,但SO42-、HCO3-和CO32-的存在不同降低了PEI-JE对Cr(Ⅵ)的去除,其效率损失分别为10.9%、41%和66%。10次吸附-解吸循环操作后,PEI-JE对Cr(Ⅵ)的去除率基本不变,表明PEI-JE具有很好的循环利用性能。机理研究表明,除Cr(Ⅵ)过程涉及三步反应,膜扩散是吸附过程的限速步骤,化学吸附是主要的除Cr(Ⅵ)机理。吸附到PEI-JE表面的Cr(Ⅵ)被完全还原成Cr(III)。2.灯芯草基载镧除磷吸附剂(La-JE)的制备及除磷性能研究以天然灯芯草为载体,采用乙醇/水体系,快速将La3+引入灯芯草的三维网状结构,再与氨水反应,在灯芯草纤维上原位形成La(OH)3,制备一种灯芯草基载镧除磷吸附剂(La-JE)。采用SEM、XRD、FTIR对其形貌和结构进行表征,研究了La-JE对磷酸根的去除特性,并探讨了相关机理。结果表明,制备的La-JE完整保留了灯芯草的三维网状结构,负载到灯芯草上的含镧活性物种是La(OH)3,再生纤维素在灯芯草外表面形成一层致密的膜。La-JE对磷的去除率随p H增加先增大再减小,最优p H为6。磷酸根的去除率与吸附时间、吸附剂投加量和吸附温度呈正相关,与磷浓度呈负相关;La-JE的吸附量与吸附剂投加量呈负相关,与磷的浓度呈正相关。La-JE对磷的吸附动力学符合准二级动力学方程,表明吸附过程以化学吸附为主。Freundlich模型可以更好地描述La-JE对磷的吸附热,表明La-JE表面主要为多层不均匀吸附。吸附热力学表明磷在La-JE的吸附是自发的吸热反应。共存离子SO42-、Cl-、NO3-、NH4+、HCO3-和CO32-对La-JE的除磷性能影响较小,其去除率上下波动范围在±4%。La-JE除磷后,灯芯草的三维网状结构和外表面包裹的再生纤维素未被破坏;除磷过程是磷酸根与灯芯草上负载的La(OH)3通过沉淀反应去除。