基本信息
- 项目名称：
- 磷酸酯化改性梨渣对污水中金属离子吸附行为的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 安徽宿州砀山地区是全国知名酥梨产区，境内有大量果汁生产厂家，每年产生大量生产废弃物梨渣。本作品结合当地实际提出一种以农业废弃物梨渣为原料制备阳离子吸附剂的固相制备技术。该技术以尿素为催化剂通过热固相反应将梨渣磷脂化，再将改性梨渣的磷酸羟基由氢型转为钠型，以增强其阳离子吸附能力。本作品以锌离子和铜离子为模式吸附质研究无机阳离子在改性梨渣上的吸附行为。
- 详细介绍：
- 本研究利用当地梨渣废弃物资源丰富的优势，使用固-固热反应制备改性梨渣——磷酸酯化改性梨渣，通过批次试验法以铜离子和锌离子为模式离子，在不同pH值、吸附剂量、吸附质浓度和吸附时间条件下，研究改性梨渣对金属离子的吸附行为。 研究结果表明： 1 研究结果证实磷酸酯化改性梨渣是良好的阳离子吸附剂。 2 pH值、吸附剂用量、吸附时间、吸附温度、阳离子溶液初始浓度等因素对吸附效果均有一定的影响。铜离子最适宜的条件为pH=4.5，吸附质梨渣用15g/l，100分钟时吸附率达到最大值。锌离子最适宜的条件为pH=3.5，吸附质梨渣用5g/l，30分钟时吸附率达到最大值。 3 铜、锌离子吸附等温线符合Langmuir模式。由Langmuir方程得，改性梨渣对铜离子和锌离子吸附能力为6.68mg /g和28.98 mg /g。改性梨渣对金属阳离子的吸附行为符合准一级反应动力学方程。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 利用当地梨渣废弃物资源丰富的优势，使用固-固热反应制备磷酸酯化改性梨渣，以铜离子和锌离子为模式离子研究改性梨渣对金属离子的吸附行为，旨在探索开发新的廉价生物吸附剂用于污水的治理。通过批次试验法以铜离子和锌离子为模式离子，在不同pH值、吸附剂量、吸附质浓度和吸附时间条件下，进行吸附行为的研究，对实验数据进行Langmuir方程和动力方程拟合，分别得出吸附剂的最大吸附能力和吸附剂的吸附动力学模式。
科学性、先进性及独特之处
- 砀山梨榨汁后，所剩废弃物梨渣，富含纤维素。纤维素大分子单体上的3个醇羟基可以发生多种酯化在分子中引入具有特定吸附性能的官能团,故可制成天然高分子吸附剂。本项目采用梨渣为原材料，制备改性吸附剂用作阳离子吸附剂，吸附水体锌离子和铜离子,在环境学领域属创新之举。本作品以本地区资源丰富的农业废弃物梨渣为原材料，制备金属离子污染物吸附剂，既契合实现可持续发展的时代大背景，又与本地区实际情况相结合
应用价值和现实意义
- 重金属是水环境污染的一个重要来源，由于其显著的生理毒性及致癌作用，重金属在排入环境水体前必须进行适当处理。本研究的开展，旨在探索开发新的廉价生物吸附剂用于工业废水的治理，以降低废水处理成本。农业废弃物是自然界最为丰富的可再生高分子资源,具有无污染、易生物降解等优点，利用磷酸酯化改性农业废弃物梨渣作为吸附材料来吸附水体重金属铜离子,对水体环境保护和当地农业废弃物的再利用有重要意义。
学术论文摘要
- 摘要：本文以砀山梨渣为原料，经磷酸酯化改性，制备一种酯化梨渣阳离子吸附剂，用批次实验法研究了其在不同实验条件下(pH值、吸附剂量、吸附质浓度和吸附时间)对金属锌离子和铜离子的吸附性能。结果表明：锌离子在pH=3.5时达到最大吸附值，铜离子在pH=4.5时达到最大吸附值；对于浓度为100 mg L - 1的锌溶液，5.0 g L-1及以上的改性梨渣能吸附96%，,浓度为100 mg L - 1的铜溶液，15.0 g L-1及以上的改性梨渣能吸附62%铜离子。改性梨渣对锌离子和铜离子的吸附均符合Langmuir吸附等温线模型，最大吸附能力分别为28.98 mg g-1和6.68 mg g-1》锌离子达到吸附平衡的时间为30 min，铜离子为100 min；准一级反应动力学方程能描述锌离子和铜离子在改性梨渣上的吸附过程。 关键词:吸附； 锌离子；铜离子； 改性梨渣
获奖情况
- 2009年度宿州学院大学生科研立项重点项目 2010年度宿州学院大学生科研优秀作品奖 2011年1月发表与作品相关论文《磷酸酯化改性梨渣吸附污水中Cu(Ⅱ)铜离子的研究》于中文核心期刊《分析实验室》
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 陈中兰, 曾艳. 多胺型稻草纤维素球的制备及其对水体中 Zn2 + 的吸附性能[J]. 应用化学 [2] 华琳烂, 张玉军, 张健希.改性大豆皮吸附剂制备条件的确定及吸附 Cu(Ⅱ)性能的研究[J]. 河南工业大学学报（自然科学版）, 2008,29(1): 24-26. [3]张德敏, 高洁,孙进,等. 铜离子和孔雀绿在磷酸酯化改性豆壳上的吸附行为[J].环境科学学报, 28(4):720-725. [4]孙进,钟克定,冯敏等.铜离子和亚甲蓝在柠檬酸酯化麦草上的吸附行为[J].应用生态学报 ,2008,19(3):653-657.
同类课题研究水平概述
- 近几年国内对纤维素类吸附剂的研究较多,但基本上都是以纤维素作为原料研究。若以农业废弃物为原料,通过改性制备出具有一定吸附性能的吸附剂,就可以减少提取纤维素的成本,用于工业废水中有害金属离子的吸附,以达到工业废水处理的要求.目前，国内外对农业废弃物制备离子吸附剂的研究有：柠檬皮（Kunar, 2007)、大豆皮（华琳烂 等, 2007)、胡萝卜渣（Nasernejad et al , 2005)、菜子饼（A jmal et al , 2005)、甜菜渣浆（Aksu et al , 2005)、锯屑（Larous et al , 2005）、番木瓜木屑（Saeed et al , 2005)、花生壳（龚仁敏 等, 2005)、麦麸（Farajzadeh et al , 2004)、谷糠（胡普州，2004）、葡萄藤（Villaescusa et al ,2004)、木薯废弃物（Horsfall et al ,2003)、橄榄油渣（Pagnanelli et al , 2003)、野葛（Allen et al , 2003)、蔗渣（崔志敏 等，2002)、苹果渣和麦草（Robinson et al , 2002a)等。
