丝瓜络纤维对Cu(II)和甲基绿的吸附性能研究

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随着现代工业的发展和经济的全球化,水体污染日趋严重,水体污染主要包括重金属离子污染和染料污染,无论是重金属还是染料废水都会严重影响水体环境,进而影响了人类的健康与发展。目前,吸附法已经成为处理废水的一种重要方法,而生物质吸附剂以其低成本高效率的特点被广泛利用。  丝瓜络是丝瓜的成熟果实的维管束,主要成分是纤维素、半纤维素及木质素三部分。其独特的多孔性结构使其在吸附方面得到广泛应用。本课题中对丝瓜络进行碱处理,制备出一种成本低廉、环境友好的生物质吸附剂,以金属离子Cu(II)和阳离子染料甲基绿为代表,研究了丝瓜络纤维对水体中金属离子及染料污染物的吸附性能,讨论了其吸附机理,总结如下:  (1)通过扫描电镜、比表面积测定以及红外光谱等分析等测试手段,对丝瓜络进行了表征。结果表明:处理后的丝瓜络表面粗糙,有孔状结构,测定的比表面积为1.2359m2/g,红外图谱显示丝瓜络富含羧基、羟基等活性基团,有较好的吸附特性。  (2)通过实验考察了 pH值、吸附时间、腐植酸、吸附温度及共存离子等因素对Cu(Ⅱ)吸附的影响,研究结果表明,pH对Cu(Ⅱ)的吸附有较大影响,当pH小于8.0时,HA的存在加强了Cu(Ⅱ)在丝瓜络上的吸附,而在pH大于8.0时减弱了Cu(Ⅱ)在丝瓜络上的吸附,共存阴离子对吸附过程的影响较为明显;Langmuir模型拟合Cu(Ⅱ)的吸附等温线效果较好;动力学研究表明丝瓜络对Cu(Ⅱ)的吸附能快速达到平衡,并且Cu(Ⅱ)在丝瓜络上的吸附过程符合准二级动力学方程,说明主要是物理化学反应过程控制吸附过程。同时,本文还考察了在不同温度下丝瓜络吸附Cu(Ⅱ)热力学参数(ΔH0、ΔS0和ΔG0),结果显示该吸附过程为一个自发的吸热过程。  (3)丝瓜络对甲基绿的吸附过程研究表明,pH值在3.0-7.0范围时,甲基绿在丝瓜络上的吸附率是随着体系中pH值的增加而增加,直到pH=7.0时,吸附率达到最大值,当pH>7.0时,吸附率趋于平衡,基本保持不变。Langmuir模型拟合甲基绿的吸附等温线效果较好;丝瓜络对甲基绿吸附能快速达到平衡,并且甲基绿在丝瓜络上的吸附过程符合准二级动力学方程。同时,还考察了在不同温度下丝瓜络吸附甲基绿的热力学参数(ΔH0、ΔS0和ΔG0),结果显示该吸附过程为一个自发的吸热过程。
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