【摘 要】
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重金属镉对环境和人体健康有很大不良影响,目前处理含镉废水方法有化学沉淀法、电化学法、膜分离法、螯合沉淀法等。这些方法存在耗能大、产物造成二次污染等缺点。吸附法处理含镉废水的优点有吸附剂来源广,可以回收利用。可以利用天然农作物秸秆作为吸附剂,它具有可以和重金属离子发生反应的基团,以及疏松的结构。但是天然农作物所含的有效基团较少,需要通过改性来增加有用的基团。使用二硫代羧基对玉米秸秆进行改性,得到重金
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重金属镉对环境和人体健康有很大不良影响,目前处理含镉废水方法有化学沉淀法、电化学法、膜分离法、螯合沉淀法等。这些方法存在耗能大、产物造成二次污染等缺点。吸附法处理含镉废水的优点有吸附剂来源广,可以回收利用。可以利用天然农作物秸秆作为吸附剂,它具有可以和重金属离子发生反应的基团,以及疏松的结构。但是天然农作物所含的有效基团较少,需要通过改性来增加有用的基团。使用二硫代羧基对玉米秸秆进行改性,得到重金属吸附剂二硫代羧基化玉米秸秆（DTCS）,本实验探究DTCS对Cd（Ⅱ）的吸附性能。采用单因素实验、Plackett-Burman实验、最陡爬坡实验以及响应面法中的中心组合设计法（CCD）确定了DTCS吸附Cd（Ⅱ）的影响因素及其最优吸附条件。采用静态吸附吸实验确定无机离子、有机离子、浊度等共存物质对DTCS吸附性能的影响。采用红外光谱分析、扫描电镜及能谱分析、介孔全分析等手段对吸附Cd（Ⅱ）前后的DTCS进行了表征。回收DTCS制备过程中产生的滤液,并通过絮凝实验确定滤液对Cd（Ⅱ）的絮凝效果,以及含Cd（Ⅱ）水样中p H、初始浓度、不同共存物质对滤液絮凝的影响。主要研究结果如下:（1）通过单因素实验法确定的DTCS较优吸附条件:吸附容器为碘量瓶、振荡速率150r/min、吸附温度60℃、吸附时间60min以及水样初始p H为6、Cd（Ⅱ）初始浓度50mg/L。（2）通过Plackett-Burman实验筛选的影响DTCS吸附的关键因素:水样初始p H和振荡速率。（3）利用最陡爬坡实验确定的DTCS吸附条件的最优响应区域中心点:水样初始p H为6、振荡速率为100r/min。（4）采用CCD法对吸附条件进行优化,得到DTCS的最优吸附条件为:水样初始p H为6.5、振荡速率为150r/min、吸附温度为60°C、吸附时间为60min。（5）共存无机阴、阳离子对DTCS吸附Cd（Ⅱ）的影响均较小,在DTCS投加量较低时,共存无机离子对吸附略有促进作用,在DTCS投加量较高时,共存无机离子对吸附有轻微的抑制作用;有机共存物质EDTA、柠檬酸钠、焦磷酸钠对DTCS吸附Cd（Ⅱ）的影响较大,均表现出较强的抑制作用;共存较高浊度时对DTCS吸附Cd（Ⅱ）具有促进作用,且在DTCS吸附Cd（Ⅱ）的过程中可以大幅度降低水样的浊度。（6）能谱分析、红外光谱分析等证实DTCS对Cd（Ⅱ）具有吸附能力,且DTCS分子链中的二硫代羧基参与了吸附反应;吸附动力学表明DTCS对Cd（Ⅱ）的吸附更符合准二级吸附动力学模型,吸附过程主要以化学吸附为主;Langmuir等温吸附模型比Freundlich等温吸附模型更能够很好地描述Cd（Ⅱ）在DTCS上的吸附过程,吸附过程更符合单分子吸附;热力学实验表明DTCS对Cd（Ⅱ）的吸附是吸热且混乱度增加的非自发过程。（7）DTCS制备过程中产生的滤液可以作为絮凝剂进行回收利用,对Cd（Ⅱ）的最大去除率可以达到97.39%;共存无机阳离子、阴离子对滤液絮凝除Cd（Ⅱ）有一定的促进作用或抑制作用,但影响均较小;共存有机物质对滤液絮凝除Cd（Ⅱ）均有较强的抑制作用;共存浊度会影响滤液絮凝除Cd（Ⅱ）的效果,同时絮凝过程中会大幅度降低水样中的浊度。DTCS对水样中Cd（Ⅱ）具有良好的吸附性能,具有潜在的实际应用价值;且制备DTCS时产生的滤液可作为絮凝剂有效的去除水样中的Cd（Ⅱ）,具有回收利用价值。
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