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人们在生活生产过程中会产生大量重金属废水,比如电镀冶金、采矿化工等,产生的重金属离子进入水体不可降解,最终通过食物链进入人体中,对人体健康造成危害。橘子皮作为廉价的农林废弃物成为我们研究的对象,可以利用它们变废为宝,其处理低浓度的重金属废水尤其适宜,其来源广泛且比较经济性,是非常有前景的吸附材料。本实验将采用橘子皮(OP)作为原材料,通过碱性氧化(HOOP)和Fe(Ⅲ)负载改性(FeOP)来制备不同的改性吸附剂,以及制备成水热炭负载Fe3O4材料(CXOP),控制单因素变量研究吸附剂对含铅的废水进行吸附实验,研究了吸附投加量、pH、吸附时间及吸附质浓度等因素对吸附剂吸附铅的效果,且通过动力学方程和吸附等温模型模拟实验数据研究吸附机理,并利用现代分析FTIR、SEM、EDS等表征手段探索吸附反应过程的机理。研究结果归纳如下:(1)在pH5.5时,初始离子浓度50mg/L和投加量0.05g,30℃下,在20min时达到吸附平衡,OP对铅去除率为88.57%;同样条件下,FeOP对铅的去除率为95.66%,HOOP在60min内吸附去除率为98.59%,CXOP在pH为5时去除率为93.88%;均高于普通橘子皮的吸附能力。且都有可重复利用价值。(2)本实验考察了Cd2+、Ni2+和Cu2+对材料吸附Pb2+的影响,原子量越大能量越大,越加容易与吸附剂表面碰撞,从而更容易被吸附,说明Pb2+最容易被吸附,其它离子只能形成竞争影响。由于影响竞争吸附的效果主要是与离子电负性和离子半径有关,因此不同离子对Pb2+的吸附影响效果也不同,主要是离子半径和离子电负性能与实际吸附顺序(Cu2+>Ni2+>Cd2+)相呼应。(3)吸附等温线拟合表明OP、HOOP、FeOP、CXOP对铅的吸附属于单分子层的化学吸附,符合Langmuir等温吸附模型。动力学方程对四种材料吸附实验数据的模拟更符合准二级动力学。SEM表征发现OP、HOOP、FeOP、CXOP在吸附前后整个表面形体结构都发生了变化,由吸附前的不规则形状到吸附后的紧实饱满,说明材料的表面及内部形态结构有利于Pb(Ⅱ)吸附;XRD表征表明负载后材料的晶面衍射与Fe3O4标准图谱相吻合,此实验成功制备出磁性水热炭;EDS、FTIR、XPS表征表明吸附铅的主要机制是C=O、O-H等官能团和Pb(Ⅱ)形成配合物,以及CXOP中的芳香环烷烃与Pb(Ⅱ)形成共轭π键Pb(Ⅱ)-π;同时也发生了离子交换作用,如HOOP中的K+、Ca2+与Pb(Ⅱ)发生了离子交换作用,形成Pb(Ⅱ)-Complex形式存在的化合物,所以化学吸附是主要的吸附机制。