甘蔗渣复合吸附剂的制备及其对结晶紫染料的吸附研究

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随着社会经济和工业化的发展,大量未经处理的有机染料废液被排放到环境中,对水体及生态系统造成了极大污染。譬如人们使用的消毒剂或微生物鉴定菌株的显色剂等,其使用后产生的含结晶紫染料废水。甘蔗渣是由纤维素、木质素、半纤维素等成分组合而成的天然大分子物质,其结构中含有羟基、羧基可作为吸附有机染料的活性位点。因此,甘蔗渣可作为吸附剂用于含结晶紫的污水处理。关于改性甘蔗渣的吸附研究较多,但对于改性甘蔗渣吸附结晶紫染料的研究相对较少。本文制备了甘蔗渣、甘蔗渣-壳聚糖、甘蔗渣-碳酸钙吸附剂对结晶紫染料进行吸附研究,采用FTIR、SEM、XRD和BET等方法对所得吸附剂进行一系列的表征,研究了p H值、吸附剂剂量、接触时间、初始染料浓度和温度等因素对吸附剂去除结晶紫的影响。主要研究结果如下:(1)微粒甘蔗渣的制备及其吸附性能的研究将甘蔗渣通过电磁式破碎机进行粉碎,筛磨成200目的大小,进行真空冷冻干燥,制备微粒甘蔗渣(SCB)。SCB对废水中结晶紫(CV)进行吸附的研究结果表明,SCB在最佳条件下对CV的吸附量为93.143 mg/g。SCB的吸附等温线符合Langmuir模型。动力学研究表明,SCB对CV的吸附过程遵循伪二级,吸附过程本质上是自发的吸热反应。(2)壳聚糖-甘蔗渣复合吸附剂的制备及其吸附性能的研究将甘蔗渣通过电磁式破碎机进行粉碎筛磨成200目的大小。将甘蔗渣,壳聚糖用超纯水将其加入锥形瓶中发生化学反应,调节溶液p H值为6,制备壳聚糖-甘蔗渣(SCB-CS)复合吸附剂。FTIR、SEM、XRD分析表明,实验得到了目标产物SCB-CS。研究结果表明,SCB-CS复合物的吸附等温线符合Langmuir模型,吸附过程遵循伪二级,吸附过程本质上是自发的吸热反应。在最佳条件下,SCB-CS吸附剂对结晶紫(CV)的吸附量为109.899mg/g。吸附剂的再生及可重复使用性研究结果表明,吸附剂可脱附再生。(3)碳酸钙-甘蔗渣复合吸附剂的制备及其吸附性能的研究使用粉碎成200目大小的甘蔗渣为原料,将甘蔗渣、氧化钙和碳酸氢铵用超纯水将其加入锥形瓶中发生化学反应,制备甘蔗渣-碳酸钙(SCB-Ca CO3)复合吸附剂。结果表明,实验得到了目标产物SCB-Ca CO3。研究结果表明,SCB-Ca CO3复合物的吸附等温线符合Langmuir模型,吸附过程遵循伪二级,吸附过程为本质上是自发的吸热反应。结晶紫(CV)在SCB-Ca CO3上的吸附过程涉及静电吸引,颗粒内扩散和氢键相互作用。研究表明,最佳条件下使用SCB-Ca CO3复合物去除CV的吸附量为294.11mg/g。吸附剂的再生及可重复使用性研究表明,吸附剂可脱附再生。上述结果表明,甘蔗渣可作为原材料制备复合吸附剂,能有效处理含结晶紫的有机染料废水,所得甘蔗渣-壳聚糖、甘蔗渣-碳酸钙吸附剂的吸附效果均优于微粒甘蔗渣。SCB-Ca CO3吸附剂对结晶紫的吸附效果在本研究中吸附效果最好。使用无水乙醇可有效对新型复合吸附剂进行再生。
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