畢業(yè)論文改性豆渣吸附重金屬Pb2+的性能研究

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目改性豆渣吸附重金屬Pb2+的性能研究系（院）化學(xué)工程系專業(yè)化學(xué)工程與工藝班級(jí)2010級(jí)本一班學(xué)生姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師職稱二一四年六月二十三日改性豆渣吸附重金屬Pb2+的性能研究摘要本研究以豆渣（BD）為原料，研究了用NaOH（NBD）、乙二胺（EBD）、環(huán)氧氯丙烷（CBD）等不同試劑改性豆渣作為吸附劑，吸附廢水中的重金屬離子Pb2+。研究了溶液初始濃度、吸附溫度、溶液pH、吸附時(shí)間對(duì)改性豆渣吸附劑吸附廢水中重金屬離子Pb2+吸附性能的影響。由此得出了改性豆渣吸附劑的最佳吸附條件。并對(duì)改性豆渣吸附劑吸附Pb2+進(jìn)行一級(jí)動(dòng)力學(xué)與二級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合，擬合結(jié)果表明該吸附過程更符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)

2、模型。吸附過程為物理吸附。改性豆渣吸附劑吸附Pb2+等溫線更符合Freundlich方程。吸附過程為多層吸附。熱力學(xué)參數(shù)顯示，改性豆渣吸附Pb2+的過程，是吸熱的，自發(fā)的過程。通過對(duì)改性豆渣吸附劑與未改性豆渣（RBD）吸附劑吸附性能進(jìn)行對(duì)比，得出改性豆渣吸附劑對(duì)Pb2+的吸附效果明顯優(yōu)于未改性豆渣吸附劑。關(guān)鍵詞：改性豆渣、吸附、環(huán)氧氯丙烷、乙二胺、NaOHThe performance of the modified bean dregs heavy metal adsorption Pb2+ researchAbstractThree types of chemically modified

3、 soybean hulls were prepared by treating bean dregs（BD）with sodium hydroxide (NBD), ethylenediamine (EBD), and epoxy chloropropane (CBD)To study the adsorption temperature, initial concentration, solution pH, adsorption time on modified bean dregs Pb2+ ions adsorption of heavy metals in waste water

4、absorbent adsorption performance influence.Conclusion: the modified bean dregs adsorbent optimum adsorption conditions.And the modified bean dregs adsorbent adsorption kinetics of Pb2+primary and secondary fitting, the fitting results show that the adsorption process conforms to the level 2 dynamic

5、model.Adsorption process for physical adsorption.Modified bean dregs adsorbent adsorption isothermal Pb2+ in accordance with the Freundlich equation.Adsorption process for the single molecular adsorption. The thermodynamic parameters showed that Pb2+ sorption onto soybean hulls was an endothermic, p

6、ositively entropic，and spontaneous sorption process.Through the modification of bean dregs adsorbent compared with unmodified bean dregs（RBD） adsorbent adsorption performance, it is concluded that modified bean dregs adsorbent for the adsorption of Pb2+ effect is obviously better than that of the un

7、modified solids adsorbent.Keywords: modified bean dregs, adsorption, epoxy chloropropane, ethylenediamine, NaOH目錄引言錯(cuò)誤！未定義書簽。第一章緒論錯(cuò)誤！未定義書簽。1.1水體中的重金屬污染錯(cuò)誤！未定義書簽。1.1.1水體中重金屬的危害錯(cuò)誤！未定義書簽。1.1.2廢水中重金屬去除的研究現(xiàn)狀錯(cuò)誤！未定義書簽。1.2生物吸附法的研究現(xiàn)狀錯(cuò)誤！未定義書簽。第二章實(shí)驗(yàn)部分錯(cuò)誤！未定義書簽。2.1 試劑與儀器42.1.1 試劑錯(cuò)誤！未定義書簽。2.1.2 儀器42.2 材料與方法42.2.1 豆

8、渣的預(yù)處理錯(cuò)誤！未定義書簽。改性豆渣的制備錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3 吸附實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤！未定義書簽。第三章結(jié)果分析及討論錯(cuò)誤！未定義書簽。3.1 吸附過程的影響因素錯(cuò)誤！未定義書簽。溫度對(duì)吸附量的影響錯(cuò)誤！未定義書簽。 pH對(duì)吸附量的影響錯(cuò)誤！未定義書簽。溶液初始濃度對(duì)吸附量的影響錯(cuò)誤！未定義書簽。吸附時(shí)間對(duì)吸附量的影響錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2改性豆渣的吸附動(dòng)力學(xué)研究錯(cuò)誤！未定義書簽。3.3改性豆渣的等溫吸附研究錯(cuò)誤！未定義書簽。3.4不同方法改性豆渣的效果對(duì)比18結(jié)論錯(cuò)誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤！未定義書簽。謝辭錯(cuò)誤！未定義書簽。引言隨著當(dāng)今社會(huì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，化學(xué)產(chǎn)品等日益增多，工業(yè)廢水

9、、生活污水等通過各種途徑進(jìn)入到水環(huán)境中，水體中的有毒、有害物質(zhì)日積月累。對(duì)水體造成了嚴(yán)重污染。一方面，會(huì)危害到水生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)水中生物造成各種危害，另一方面，會(huì)通過皮膚接觸、食物鏈、飲用水等直接或間接的影響人類的身體健康。其中，大部分水體都存在鉛離子含量超標(biāo)的現(xiàn)象。鉛是重金屬污染中毒性較大的一種，而且，一旦進(jìn)入人體就很難排出。人體鉛負(fù)載增加對(duì)人體神經(jīng)行為功能、血液、消化、心腦血管等有一定損害，嚴(yán)重影響人體內(nèi)新陳代謝，造成低鋅、低鈣、低鐵。尤其是采礦、冶金、電鍍、化工等行業(yè)中鉛隨廢水進(jìn)入水體1，被人體吸收后導(dǎo)致慢性中毒，特別是兒童，對(duì)兒童的血鉛負(fù)荷、神經(jīng)行為功能進(jìn)行有關(guān)研究后，得出長(zhǎng)期暴露在含鉛環(huán)

10、境中的兒童有著視覺遲鈍、反應(yīng)遲緩等現(xiàn)象。隨著重金屬污染的日益加劇,水中重金屬的去除和處理也變得迫在眉睫。目前對(duì)于水中重金屬的處理方法主要有吸附法2、絮凝沉淀法、膜分離技術(shù)、離子交換法、生物方法和有機(jī)材料法等。傳統(tǒng)方法一般采用吸附法和化學(xué)沉淀法,而化學(xué)沉淀法會(huì)引入新的雜質(zhì)，造成二次污染。所以吸附法本著可以節(jié)約大量資源、重復(fù)利用、相對(duì)環(huán)保、成本較低的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理。近年來，利用廉價(jià)的非活體生物質(zhì)3作為吸附劑處理重金屬?gòu)U水引起了人們的重視。目前,研究使用的非活體生物質(zhì)包括制棉花桿、碎木片、甘蔗渣、稻草、大豆皮、花生殼4、玉米芯等這些原料具有天然的交換能力和吸收特性?，F(xiàn)如今，豆制品的加工

11、行業(yè)不斷在壯大，豆渣作為該行業(yè)中產(chǎn)生的廢物，產(chǎn)量很大，但是，豆渣極易腐爛，并且運(yùn)輸過程存在不便性，不但沒有實(shí)現(xiàn)豆渣的利用價(jià)值，反而對(duì)環(huán)境造成污染5。所以，為了滿足循環(huán)經(jīng)濟(jì)，充分利用資源，我們將豆渣回收并利用。因此，利用豆渣6作為一種低成本、環(huán)保型生物吸附劑,對(duì)去除廢水中的重金屬元素具有很大的研究?jī)r(jià)值。本研究選擇豆渣這種典型的非活體生物質(zhì)作為吸附劑，在以往研究的基礎(chǔ)上，通過化學(xué)試劑改性獲得NaOH改性豆渣22、乙二胺改性豆渣8、環(huán)氧氯丙烷改性豆渣，通過對(duì)吸附條件、熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)研究，對(duì)改性豆渣與未改性豆渣的吸附性能進(jìn)行比較。第一章緒論1.1.水體中的重金屬污染水體中重金屬的危害水體重金屬污染不僅

12、對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)造成威脅，而且對(duì)人體健康有著嚴(yán)重危害。重金屬污染物在環(huán)境中不能自行分解為無(wú)毒物質(zhì)，只能發(fā)生形態(tài)的轉(zhuǎn)變或者在不同的相之間轉(zhuǎn)移。例如，重金屬會(huì)通過各種途徑進(jìn)入人體，進(jìn)入人體的重金屬元素會(huì)在人體內(nèi)積累，當(dāng)達(dá)到人體所能承受的極限，會(huì)造成人體慢性中毒、急性中毒、亞急性中毒等危害。例如，日本水俁灣的水俁病9是由于汞造成的；砷中毒的癥狀是：胃腸及咽喉灼燒感、腹瀉、腹痛、惡心、頭痛、嘔吐、血壓迅速降低，嚴(yán)重時(shí)可能致死；鉻元素，侵入人體的途徑不同，臨床表現(xiàn)也不同。通過飲用水進(jìn)入人體，可致腹瀉，由呼吸道進(jìn)入，對(duì)呼吸道有腐蝕作用，引起呼吸道疾病，如氣管炎、支氣管炎、咽炎、鼻炎、肺癌等癥狀；鋅和銅雖然是人

13、體所必需的元素，但是如果超標(biāo)也是會(huì)對(duì)人體造成損害的。例如，鋅含量超標(biāo)能夠引起發(fā)育不良、新陳代謝失調(diào)、鋅中毒、甲亢、精神分裂癥等癥狀；急性銅中毒會(huì)導(dǎo)致急性腸胃炎；銅過量會(huì)刺激消化系統(tǒng)，長(zhǎng)期過量會(huì)導(dǎo)致肝硬化；鉛中毒會(huì)直接損傷人體的甲狀腺功能，降低攝取碘的功能，降低垂體激素的分泌功能，對(duì)神經(jīng)功能也有一定損害，癥狀表現(xiàn)為：末梢神經(jīng)炎、貧血、運(yùn)動(dòng)與感覺異常、疲乏、頭暈、頭痛、食欲不振，還會(huì)通過孕婦胎盤侵入胎兒的腦組織，危害后代10。因此，水體中的重金屬污染已經(jīng)成為如今環(huán)保工作最嚴(yán)重的問題之一。如何對(duì)水體中重金屬污染進(jìn)行治理已經(jīng)成為廣大環(huán)保工作者以及各國(guó)政府研究的熱點(diǎn)之一。廢水中重金屬去除的研究現(xiàn)狀隨著社

14、會(huì)工業(yè)的發(fā)展，重金屬污染對(duì)人類的健康造成嚴(yán)重威脅，已成為全球性的問題。近年來，我們也在不斷研究開發(fā)處理含重金屬?gòu)U水的方法。目前對(duì)于水中重金屬的處理方法主要有吸附法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、有機(jī)材料法、膜分離技術(shù)等。化學(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法是一種常用的處理重金屬?gòu)U水的有效的方法，化學(xué)沉淀法包括：（1）中和沉淀：投加堿中和劑，使廢水中重金屬離子形成溶解度較小的氫氧化物或碳酸鹽沉淀而除去。（2）硫化物沉淀：投加硫化劑，使重金屬離子形成硫化物沉淀而析出。(3)鋇鹽沉淀：投加鋇鹽能使含鉻廢水中Cr6+形成鉻酸鋇沉淀。（4）鐵氧體沉淀：FeSO4可使各種金屬離子形成鐵氧體晶體而析出沉淀14,15。離子交換法離

15、子交換法是重金屬離子與離子交換樹脂發(fā)生離子交換的過程18。常用的交換樹脂有陽(yáng)離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、螯合樹脂、腐植酸樹脂等15。是一種重要的電鍍廢水處理方法。膜分離法膜分離法是用一種特殊半透膜，在外壓的作用下，溶液中化學(xué)形態(tài)不變的前提下，將溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行濃縮或分離的方法。膜分離技術(shù)包括：電滲析、超濾、液膜、滲透蒸發(fā)和反滲透等。該方法耗能少、分離快、重金屬可回收利用，但成本高，不能用于工業(yè)化。吸附法吸附法實(shí)質(zhì)是吸附劑高比表面積的蓬松結(jié)構(gòu)或特殊的功能基團(tuán)對(duì)重金屬離子的物理或化學(xué)吸附15。最常見的吸附劑是活性炭16。許多吸附劑都可以通過酸洗、鹽洗等脫吸附手段進(jìn)行重復(fù)利用。工藝簡(jiǎn)單、操作方便、二

16、次污染小，不會(huì)引入新的污染17。但重金屬?gòu)U水處理的主要發(fā)展方向是成本低。所以，人們主要關(guān)注的是吸附法及其它一些典型、新型的吸附法。因?yàn)槲椒ú粌H具有成本較低的優(yōu)點(diǎn)，而且操作的pH和溫度范圍寬，還具有重復(fù)利用、節(jié)約大量資源、相對(duì)環(huán)保的優(yōu)勢(shì)11。吸附劑也是各種各樣，多是利用一些多孔蓬松的材料制成的吸附劑或者混合吸附劑。1.2生物吸附法的研究現(xiàn)狀目前，應(yīng)用的生物吸附劑主要有藻類、菌體、工農(nóng)業(yè)廢棄物及農(nóng)林生物質(zhì)等。很多天然農(nóng)林廢棄物被越來越多的應(yīng)用于廢水中重金屬的去除中，而且，效果不錯(cuò)。其中鋸末、玉米芯、藻類、稻殼等效果不錯(cuò)，且有了一定應(yīng)用。有些研究是利用一些吸附材料直接吸附重金屬：趙雪濤、郜洪文等研

17、究了鋸末對(duì)Cu2+的吸附研究19，結(jié)果顯示：鋸末對(duì)Cu2+的吸附1h后基本已達(dá)到平衡，pH越高，吸附量越高。R2大于0.99，很好的擬合準(zhǔn)二級(jí)速率方程。王文華、馮永梅等研究了玉米芯對(duì)重金屬Pb2+的吸附研究20，結(jié)果表明：吸附容量在3-10mg/g之間，低pH時(shí)，吸附容量較高。有些研究是利用化學(xué)試劑對(duì)這些吸附材料進(jìn)行改性：姜玉等利用三氯氧磷改性甘蔗渣,制得含磷酸基團(tuán)的改性甘蔗渣吸附劑，該基團(tuán)有很強(qiáng)的吸附能力,利用靜態(tài)吸附法，研究了磷酸化的甘蔗渣對(duì)Cr3+、Pb2+、Cu2+的吸附動(dòng)力學(xué)21。研究結(jié)果顯示,改性甘蔗渣吸附劑對(duì)重金屬離子的吸附動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)和二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型相比，有比較高的一致性,其

18、吸附性能也有很大的改善。馮亞娥等利用NaOH對(duì)鋸末進(jìn)行改性，得到改性鋸末吸附劑，研究了該吸附劑對(duì)Pb2+和Cd2+的吸附22。結(jié)果表明，改性鋸末吸附效果明顯優(yōu)于未改性的，吸附動(dòng)力學(xué)可以用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行描述。吸附材料多樣化、改性方法多樣化使得水體中重金屬吸附方法也是多樣化的。生物吸附法處理含重金屬?gòu)U水具有選擇性好、簡(jiǎn)便、高效等優(yōu)點(diǎn),尤其是對(duì)低濃度、污染性強(qiáng)、其它方法很難有效處理的廢水具有很高的應(yīng)用價(jià)值。但目前，工業(yè)上應(yīng)用的一些吸附劑不僅價(jià)格昂貴，而且廣泛應(yīng)用也受到了限制。所以，開發(fā)高效、廉價(jià)的吸附劑將會(huì)是吸附研究的重要方向,吸附劑的再生及二次污染等問題也應(yīng)該是生物吸附法處理重金屬?gòu)U水中應(yīng)優(yōu)先考

19、慮的問題。隨著生物吸附法在廢水處理領(lǐng)域研究的進(jìn)一步發(fā)展,對(duì)這些因素的解決,將會(huì)使吸附法進(jìn)入新階段。第二章實(shí)驗(yàn)部分2.1 試劑與儀器試劑表2.1 本實(shí)驗(yàn)中所使用的藥品鹽酸（AR）萊陽(yáng)市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)精細(xì)化工廠乙二胺環(huán)氧氯丙烷硝酸鉛天津市大茂化學(xué)試劑廠天津市永大化學(xué)試劑開發(fā)中心上海試劑四廠氫氧化鈉萊陽(yáng)市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)精細(xì)化工廠儀器表2.2設(shè)備與儀器SHA-B型水浴恒溫振蕩器常州翔天實(shí)驗(yàn)儀器廠SHZ-D（III）型循環(huán)水真空泵甄城華魯電熱儀器有限公司火焰原子吸收分光光度計(jì)ZKXF型真空干燥箱上海樹立儀器儀表有限公司電子天平AUY120龍口市黃城精益電爐廠PHS-25型pH計(jì)日本島津RHP-100型高速多功能

20、粉碎機(jī)永康市榮浩工貿(mào)有限公司HDM-1000D型數(shù)顯攪拌電熱套江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司2.2材料與方法豆渣的預(yù)處理豆渣在進(jìn)行改性處理前用蒸餾水浸泡洗滌4-6遍，以除去土壤及可溶性雜質(zhì)；然后抽濾，放在真空干燥箱中，設(shè)定溫度為70，烘干至恒重。將其粉碎，過100目標(biāo)準(zhǔn)篩，備用。改性豆渣的制備：（1）NaOH改性豆渣的制備（N：取10g豆渣于燒杯中，加入200mL 0.1ml/L的NaOH溶液，室溫下用轉(zhuǎn)子攪拌5h，然后抽濾，濾渣用蒸餾水洗滌至中性。抽濾，55下烘干至恒重。將其粉碎，過100目標(biāo)準(zhǔn)篩，置于干燥器中備用。（2）乙二胺改性豆渣的制備：取10g豆渣于燒杯中，加入0.2mol乙二胺，

21、加入少量蒸餾水（能浸過豆渣即可），攪拌均勻，80水浴加熱2h。然后抽濾，濾渣用蒸餾水洗滌至中性，再抽慮，55下烘干至恒重，將其粉碎，過100目標(biāo)準(zhǔn)篩。置于干燥器中備用。（3）環(huán)氧氯丙烷改性豆渣的制備：取10g豆渣于燒杯中，加入1.25mol/L的NaOH溶液45mL，再加入環(huán)氧氯丙烷25mL，40下攪拌30min。抽濾后，濾渣用蒸餾水洗滌至中性，抽濾，55下烘干至恒重，將其粉碎，過100目標(biāo)準(zhǔn)篩，置于干燥器中備用。吸附實(shí)驗(yàn)配置一定濃度的Pb2+溶液，取若干250mL碘量瓶，各加入50mL溶液、0.1g吸附劑，在一定溫度及震蕩速度下，吸附一定時(shí)間后，取上層清液進(jìn)行過濾，濾液用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)

22、平衡濃度，按2-1式分別計(jì)算吸附量：式中：c0: 溶液初始濃度（mg/L）ce:溶液平衡濃度（mg/L）V:溶液體積（mL）實(shí)驗(yàn)中，通過對(duì)不同初始濃度、溫度、時(shí)間、pH的影響進(jìn)行研究，得到最佳吸附條件，并在最佳吸附條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。第三章結(jié)果分析與討論3.1吸附過程的影響因素溫度對(duì)吸附過程的影響本實(shí)驗(yàn)，研究了在不用溫度（20、30、40、50、60）下改性豆渣對(duì)重金屬Pb2+的吸附，溫度與吸附劑對(duì)Pb2+的吸附量如圖3.1所示：圖3.1 吸附溫度與吸附量的關(guān)系由圖可知，隨著溫度升高，吸附量逐漸增加，說明該吸附過程為吸熱過程。溫度升高分子運(yùn)動(dòng)速度加快，有利于Pb2+向吸附劑的運(yùn)輸。3.1.2 pH

23、對(duì)吸附過程的影響本實(shí)驗(yàn)研究了溶液在不同pH（pH=2、3、4、5、6、7、8）下，改性豆渣對(duì)重金屬Pb2+的吸附，溶液pH與吸附量的關(guān)系如圖3.2所示：圖3.2 溶液pH與吸附量的關(guān)系由圖可知，隨著pH值在2.0-8.0的范圍內(nèi),吸附容量迅速增加到大約50 mgg-1，達(dá)到吸附平衡。當(dāng)pH3時(shí)，改性豆渣對(duì)Pb2+的吸附量不大；當(dāng)pH3時(shí)，隨著pH增大，吸附量越來越大；當(dāng)pH=6時(shí)，吸附量達(dá)到最大，吸附效果越好。隨著pH的繼續(xù)增加，吸附量略有下降。這是由于pH3的環(huán)境下，Pb2+溶液中H+濃度很大，豆渣中纖維素、半纖維素等的有效功能集團(tuán)被H+包圍，阻礙了改性豆渣對(duì)Pb2+的吸附。而在pH3的環(huán)境

24、中，H+濃度降低，與Pb2+的競(jìng)爭(zhēng)吸附減弱，使得豆渣的有效功能集團(tuán)對(duì)Pb2+的吸附效果提高。但當(dāng)pH6時(shí)，溶液中出現(xiàn)渾濁，生成了少量沉淀，導(dǎo)致吸附量有所降低。初始濃度對(duì)吸附過程的影響本實(shí)驗(yàn)，研究了溶液不同初始濃度條件下改性豆渣對(duì)重金屬Pb2+的吸附，溶液初始濃度與吸附量的關(guān)系如圖3.3所示：圖3.3 溶液初始濃度與吸附量的關(guān)系由圖3.3可知，改性后的豆渣吸附劑吸附效果明顯優(yōu)于未改性豆渣(RBD)，在初始Pb2+離子濃度為1g/L時(shí)，吸附量遵循這個(gè)順序：NBD(261.65mg/g) CBD(183.95mg/g) EBD(177.63mg/g) RBD(151.88mg/g)。Pb2+很容易被

25、改性豆渣吸附劑吸附，因?yàn)楦男远乖絼┡c未改性豆渣相比有更大的表面積。NBD表現(xiàn)出最高的吸附容量，即使NBD的表面積（3.1594m2/g）小于CBD(6.0828m2/g)，這一發(fā)現(xiàn)表明，吸附不僅取決于吸附劑的表面積，而且，還取決于吸附劑的多孔結(jié)構(gòu)，NBD孔徑大于CBD。時(shí)間對(duì)吸附過程的影響本實(shí)驗(yàn)，研究了不同吸附時(shí)間下改性豆渣對(duì)重金屬Pb2+的吸附，吸附時(shí)間與吸附量的關(guān)系如圖3.4所示：圖3.4 吸附時(shí)間與吸附量的關(guān)系由圖3.4可知，隨著吸附時(shí)間的增加，一開始直線呈上升狀態(tài)，說明隨著附量時(shí)間增加吸附量增加，270分鐘后趨于平緩，這是因?yàn)楦男远乖絼┑奈搅恳呀?jīng)基本達(dá)到飽和狀態(tài)，不再大量吸附

26、多余重金屬Pb2+離子。3.2吸附動(dòng)力學(xué)研究配制500mg/L的Pb2+溶液，取若干250mL的碘量瓶，分別加入500mg/L的Pb2+溶液各50mL，各加入0.1g改性豆渣，控制溫度為35，一定的轉(zhuǎn)速下在水浴恒溫震蕩床上進(jìn)行吸附，每隔一段時(shí)間分別取上層清液進(jìn)行過濾，測(cè)剩余濃度，按2-1式計(jì)算其吸附量。考察不同吸附時(shí)間對(duì)Pb2+濃度的影響。一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程：（3-1）二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程：（3-2）式中:t：吸附時(shí)間（min）；Qt：t時(shí)刻的吸附量（mg/g）；Qe：平衡吸附量（mg/g）；：一級(jí)吸附速率常數(shù)（min-1）；：二級(jí)吸附速率常數(shù)（g/mg.min）通過該實(shí)驗(yàn)可以得到Pb2+的平衡吸附量和

27、不同時(shí)刻的吸附量，就可以計(jì)算出不同時(shí)刻的的值和的值。就可以得到一系列相關(guān)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行一級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合和二級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合，得到圖3.5和圖3.6。圖3.5 一級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合圖3.6 二級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合對(duì)一級(jí)動(dòng)力學(xué)和二級(jí)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行擬合，由圖3.5得一級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合直線方程相關(guān)系數(shù)R12、速率常數(shù)K1；由圖3.6得二級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合直線方程相關(guān)系數(shù)R22、速率常數(shù)K1。擬合結(jié)果如表1所示：表3.1 吸附模型的擬合結(jié)果模型實(shí)測(cè)一級(jí)動(dòng)力學(xué)二級(jí)動(dòng)力學(xué)常數(shù)Qe1maxQe1maxK1R12Qe2maxK2R22NaOH118.6518.9580.0103690.85948117.786-0.01900.99901

28、乙二胺124.02563.9700.011000.92991121.6550.001660.99609未改性99.92582.7270.018180.9467199.1080.002820.99787環(huán)氧氯丙烷132.3521.6360.006910.97453131.5790.002020.99947由表中數(shù)據(jù)可知，擬合的相關(guān)系數(shù)R12R22，說明該復(fù)合吸附劑的吸附過程遵循二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。3.3吸附劑的等溫吸附研究分別配制50、100、150、200、300、400、600、800、1000mg/L的Pb2+溶液，各加50mL于250mL碘量瓶中，各加入0.1g改性豆渣。分別在25、35、4

29、5下吸附1h。取上層清液過濾，用火焰原子吸收分光光度計(jì)測(cè)剩余濃度，得到改性豆渣對(duì)Pb2+的吸附平衡等溫線。方程參數(shù)如下表所示：表3.2 Langmuir and Freundlich 方程參數(shù)模型LangmuirFreundlichQe1max(mg/g)bR2KFnR225度NaOH261.6519.28750.80085264.541913.93230.95887乙二胺177.62513.96450.79514186.943622.36670.90265未改性151.8756.836690.85062164.515932.531550.93314環(huán)氧氯丙烷183.9513.633080.7

30、5928188.173033.564270.915535度NaOH231.923.365510.79478262.987642.990420.93594乙二胺19814.644810.82253214.87132.192670.90418未改性162.0757.409970.87034182.162372.33760.94357環(huán)氧氯丙烷212.52524.315170.76154229.930563.15490.9334945度NaOH262.844.648910.81702279.260333.651830.88817乙二胺213.22515.903980.83909237.739142.

31、187940.90883未改性185.2258.208990.85867207.214442.281570.93605環(huán)氧氯丙烷227.3527.190530.77129257.005413.18670.93249S、H由lnK和1/T作圖的截距與斜率求得，計(jì)算結(jié)果列于表2中：表3.3熱力學(xué)參數(shù)G（J/mol）H（J/mol）S（J/molK）298K308K318KNaOH-7335.966-8073.4018-10048.3-32862.915134.2452乙二胺-6535.456-6876.5186-7317.85-5107.212239.00729未改性-4765.034-5131.

32、1583-5568.54-7195.789340.09368環(huán)氧氯丙烷-6475.915-8175.4677-8736.42-27395.8654114.2554由表中數(shù)據(jù)可知，改性豆渣吸附劑最大吸附量較未改性豆渣吸附劑有很大提高，F(xiàn)reundlich方程的相關(guān)系數(shù)R2比Langmuir方程的相關(guān)系數(shù)R2更接近1，說明該吸附過程吸附等溫線更符合Freundlich方程。熵值為正，說明過程紊亂程度增強(qiáng)，吸附為熵增過程；吸附吉布斯自由能G是吸附驅(qū)動(dòng)力和吸附優(yōu)惠性的體現(xiàn)，G為負(fù)值說明該吸附過程的自發(fā)性，由G-10 kJ/mol可以看出該吸附過程為物理吸附。3.4三種改性效果對(duì)比圖（35度、不同初始濃

33、度、50mL溶液、0.1g吸附劑、反應(yīng)1h）圖3.7 種改性效果對(duì)比圖結(jié)論本實(shí)驗(yàn)對(duì)NaOH改性豆渣、乙二胺改性豆渣、環(huán)氧氯丙烷改性豆渣吸附性能、熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，結(jié)論如下：1通過對(duì)不同方法改性豆渣吸附劑進(jìn)行對(duì)比，得出改性效果：NaOH改性豆渣環(huán)氧氯丙烷改性豆渣乙二胺改性豆渣未改性豆渣。2通過對(duì)改性豆渣吸附性能的研究得出：隨著溫度升高吸附量增加，該吸附過程為吸熱過程；該吸附過程的最佳pH為6；溶液初始濃度越大，吸附量越大；吸附過程在4.5h時(shí)達(dá)到平衡。3通過對(duì)改性豆渣吸附Pb2+進(jìn)行一級(jí)動(dòng)力學(xué)和二級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合，結(jié)果表明該吸附過程更符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，該過程為物理吸附。4通過對(duì)改性豆渣吸附劑

34、進(jìn)行等溫實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該吸附過程為自發(fā)的吸熱過程，吸附過程的等溫線更符合Freundlich方程。參考文獻(xiàn)：1 于曉莉劉強(qiáng). 水體重金屬污染及其對(duì)人體健康影響的研究.綠色科技,2011,10:1-4.2 王靖宇劉敬勇裴媛媛等.吸附劑在工業(yè)廢水重金屬處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展.安徽農(nóng)學(xué)通報(bào),2011,17(16):1-3.3 章明奎方利平.利用非活體生物質(zhì)去除廢水中重金屬的研究. 生態(tài)環(huán)境,2006,15(5):897-900.4張華吳百春羅臻.改性花生殼對(duì)鈣離子的吸附研究.環(huán)境科技研究進(jìn)展及應(yīng)用,2011,917-922.5李蓮.新型生物吸附劑豆渣對(duì)水中Cd2+和Zn2+的吸附.湖南大學(xué),2008,5-18.6 Pankaj Sharma Harleen Kauret.A review on applicability of naturally available adsorbents for the removal of hazardous dyes from aqueous waste.Environ Mon