论文部分内容阅读
海藻是一种丰富的海洋生物资源,我国海藻资源丰富,海藻酸盐产量居世界第一位。海藻酸分子链上含有大量的羧基和羟基,与金属离子有较强的络合能力,能够通过络合等方式和金属离子形成稳定的螯合物。以海藻酸钠为原料,通过湿法纺丝制备的海藻酸纤维不仅吸附容量大、易操作、吸附速度快、节约成本,而且饱和吸附后回收的纤维经过酸简单处理后,可迅速解吸附,从而可以重复使用,是一种理想的绿色生物质吸附材料。本文以海藻酸纤维为生物吸附剂,分别研究了其对水溶液中Pb2+、Fe3+的静态吸附特征及对Pb2+、Cu2+的动态吸附行为。静态法研究包括等温吸附研究,考虑了包括吸附剂用量、pH值、初始浓度、时间和温度等因素对吸附的影响；探讨了吸附剂的吸附机理,研究了铜和铅离子的吸附热力学和动力学行为。静态吸附实验的结果表明,海藻酸纤维对Pb2+、Fe3+的吸附在很短的时间内就能达到平衡,且随时间延长吸附量变化不大,解吸附作用不明显；海藻酸纤维吸附Pb2+的最佳pH为5.5,Fe3+为2.0；随离子浓度的增大,海藻酸纤维的吸附量增大,达到吸附平衡的时间缩短；温度升高,纤维的平衡吸附量降低,海藻酸纤维对Fe3+的吸附受温度影响较大；海藻酸纤维用量为4g/L时,吸附效果最佳。海藻酸纤维吸附Pb2+、Fe3+的动力学过程可用准二级动力学模型、Elovich方程和双常数方程描述,说明此吸附过程为一个非均相扩散的化学吸附过程,且吸附时纤维表面的能量分布不均匀。Fe3+的平衡吸附可用Langmuir和Freundlich等温式描述,而Pb2+的平衡吸附只能用Freundlich等温式描述,Fe3+和Pb2+吸附反应的△G0的值都小于零,说明海藻酸纤维吸附Pb2+和Fe3+的过程是自发进行的。吸附过程的焓变(△H)小于零,表明该吸附过程是放热的。熵变(△S)小于零,表明随着吸附的进行,重金属在海藻酸纤维表面排列的无规性降低。对海藻酸纤维吸附铜和铅离子的动态柱吸附模型进行了探讨。结果表明,改性滤料吸附柱对Pb2+和Cu2+的吸附均具有良好的吸附柱动力学特性,吸附效果很好,在给定的实验条件下,Thomas方程和Yoon-Nelson方程与实验结果均可以较好地拟合,由模型参数计算出来的数据与实验数据有很高的拟合度。吸附柱可以再生和重复使用,被吸附的金属离子经过解吸可以浓缩和回收,因此在重金属废水处理方面具有很广阔的应用前景。