固定香菇菌柄对镉和铅的动态吸附与解吸研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 何海江 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2010-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张丹 |
| 关键词 | 固定香菇菌柄 固定床吸附柱 解吸 Thomas BDST |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 近年来，随着全球工业的快速发展，废水的大量排放，许多重金属对环境的污染日益严重，如何有效地治理重金属污染已经成为人类共同关注的问题。本课题以研究高效、经济的重金属废水处理技术为导向，以废生物体的资源化利用为目标，开展了提高固定香菇菌柄吸附水溶液中Cd~（2+）和pb~(2+)能力的途径研究，重点探讨了用固定香菇菌柄为吸附剂的固定床反应器吸附去除废水中重金属的技术可行性，并研究了固定香菇菌柄吸附．解吸附Cd~(2+)和pb~（2+）的条件，探寻高效的解吸剂，实现贵重金属的回收。研究得出以下结果。1 获得了固定床吸附柱吸附Cd~（2+）和pb~（2+）的理想影响因子条件(1)吸附剂投加量的影响在吸附剂投加量为30，40和50 g时，吸附柱固定香菇菌柄对pb~（2+）的穿透时间分别为211，335和460 min，对Cd~（2+）的穿透时间分别为44，87和235 min；对应的， pb~（2+）的吸附量分别为pb~（2+）的1．742，2．058和2．299 mg／g，Cd~（2+）的吸附量分别为1．118、1．527和2．088 mg／g。吸附柱固定香菇菌柄对Cd~(2+)和pb~(2+)的穿透时间和吸附量均随着吸附剂投加量的增大而增加。(2)流速的影响在低流速时(8和10 mL／min)，吸附柱固定香菇菌柄对Cd~(2+)和pb~(2+)均有良好的吸附效果，Cd~(2+)的穿透时间分别为150和118 min，吸附量为1．579和1．527 mg/g， Pb~(2+)的穿透时间为450和335 min，吸附量为2．511和2．058 mg／g。此后随着流速的升高，吸附柱固定香菇菌柄的吸附效率也大幅降低，但是流速的变化对吸附pb~(2+)的影响更明显。流速从8 mL／min增大到16 mL／min，吸附柱对pb~(2+)的吸附量从2．511 mg／g下降到0．978 mg／g，对Cd~(2+)的吸附量从1．579 mg／g下降到0．579 mg／g。(3)初始金属离子浓度的影响当Cd~(2+)初始浓度由20提升至40 mg／L时，吸附柱固定香菇菌柄的穿透时间缩短了将近7倍，而初始浓度为60 mg／L时在刚出水就形成了穿透，无法满足国标中 Cd~（2+）排放浓度的要求。吸附柱固定香菇菌柄对pb~（2+）的吸附效果比Cd~（2+）的好，但在处理初始浓度为80-100 mg／L，的重金属污染废水时，仍不能很好地满足国标中pb~（2+）排放浓度的要求。(4)竞争性吸附溶液中Pb~（2+）的存在抑制了吸附剂对Cd~（2+）的吸附，当Pb~（2+）浓度为20 mg／L时， Cd~（2+）的吸附量仅为单独存在时的12．8％：低浓度(1-10 mg／L)Cd~（2+）的存在促进了 pb~（2+）的吸收，但高浓度的Cd~（2+）对Pb~（2+）的吸附有抑制作用。(5)Thomas模型应用Thomas模型能很好地描述吸附柱固定香菇菌柄吸附Cd~（2+）和Pb~（2+）的动态吸附动力学过程，相关系数R~2为0．8802-0．9807，Thomas模型拟合的结果是动态吸附速率常数K_th随着吸附剂投加量和初始金属离子浓度的增大而减小，随着流速的增大而增大，吸附量随着吸附剂投加量的增大而增大，随着流速和初始金属离子浓度的增大而减小。表明较低的初始浓度、流速和较高的吸附剂投加量(床高)有益于提高吸附柱对重金属的吸附效果，增大平衡吸附量。(6)BDST模型应用BDST模型能较好地描述床高对吸附Cd~(2+)和Pb~(2+)的影响，模型对Cd~(2+)和pb~(2+)穿透点实验数据拟合的直线相关系数R~(2)分别为0．9016和0．9998，对平衡点实验数据拟合的直线相关系数R~(2)分别为0．9966和0．9977。吸附柱达到穿透点时，吸附Pb~(2+)的吸附柱单位体积吸附容量No为561．936 mg／L，穿透临界床高为34 mm，吸附Cd~(2+)的No为429．438 mg／L，穿透临界床高为68 mm，表明吸附柱固定香菇菌柄对Pb~(2+)的吸附效果比Cd~(2+)好；Cd~(2+)的传质速率常数ka略高于pb~(2+)，表明吸附柱吸附Cd~(2+)达到平衡的时间比吸附Pb~(2+)的短。吸附柱达到平衡点时，吸附Pb~(2+)的吸附柱单位体积吸附容量N_0为839．078 mg／L，吸附Cd~（2+）的N_0为726.387 mg/L，比穿透点时增加了很多，表明吸附柱在达到穿透点后仍有很强的吸附潜力， 平衡点Pb~(2+)和Cd(2+)的传质速率常数k_a比穿透点的减小，表明吸附剂基本饱和。2 获得了解吸Cd~(2+)和Pb~(2+)的理想因子条件(1)HCl是解吸固定香菇菌柄中Cd和Pb的最佳解吸剂用H_2SO_4,HNO_3，HCl，Na_2CO_3，Na_2HCO_3，NH_4Cl这几种常见的解吸剂对吸附在固定香菇菌柄上的cd~(2+)和Pb~（2+）进行解吸，发现HCl对吸附在固定香菇菌柄小球上的重金属cd~(2+)和Pb~（2+）具有良好的解吸效果，同时对固定香菇菌柄本身的破坏作用很小，适合用于解吸吸附在固定香菇菌柄上以Cd~(2+)和Pb~(2+)。(2)解吸时间的影响在使用HCl溶液对吸附在固定香菇菌柄上的重金属Pb~(2+)和Cd~(2+)进行解吸时， |
| 英文摘要 | 近年来，随着全球工业的快速发展，废水的大量排放，许多重金属对环境的污染日益严重，如何有效地治理重金属污染已经成为人类共同关注的问题。本课题以研究高效、经济的重金属废水处理技术为导向，以废生物体的资源化利用为目标，开展了提高固定香菇菌柄吸附水溶液中Cd~（2+）和pb~(2+)能力的途径研究，重点探讨了用固定香菇菌柄为吸附剂的固定床反应器吸附去除废水中重金属的技术可行性，并研究了固定香菇菌柄吸附．解吸附Cd~(2+)和pb~（2+）的条件，探寻高效的解吸剂，实现贵重金属的回收。研究得出以下结果。1 获得了固定床吸附柱吸附Cd~（2+）和pb~（2+）的理想影响因子条件(1)吸附剂投加量的影响在吸附剂投加量为30，40和50 g时，吸附柱固定香菇菌柄对pb~（2+）的穿透时间分别为211，335和460 min，对Cd~（2+）的穿透时间分别为44，87和235 min；对应的， pb~（2+）的吸附量分别为pb~（2+）的1．742，2．058和2．299 mg／g，Cd~（2+）的吸附量分别为1．118、1．527和2．088 mg／g。吸附柱固定香菇菌柄对Cd~(2+)和pb~(2+)的穿透时间和吸附量均随着吸附剂投加量的增大而增加。(2)流速的影响在低流速时(8和10 mL／min)，吸附柱固定香菇菌柄对Cd~(2+)和pb~(2+)均有良好的吸附效果，Cd~(2+)的穿透时间分别为150和118 min，吸附量为1．579和1．527 mg/g， Pb~(2+)的穿透时间为450和335 min，吸附量为2．511和2．058 mg／g。此后随着流速的升高，吸附柱固定香菇菌柄的吸附效率也大幅降低，但是流速的变化对吸附pb~(2+)的影响更明显。流速从8 mL／min增大到16 mL／min，吸附柱对pb~(2+)的吸附量从2．511 mg／g下降到0．978 mg／g，对Cd~(2+)的吸附量从1．579 mg／g下降到0．579 mg／g。(3)初始金属离子浓度的影响当Cd~(2+)初始浓度由20提升至40 mg／L时，吸附柱固定香菇菌柄的穿透时间缩短了将近7倍，而初始浓度为60 mg／L时在刚出水就形成了穿透，无法满足国标中 Cd~（2+）排放浓度的要求。吸附柱固定香菇菌柄对pb~（2+）的吸附效果比Cd~（2+）的好，但在处理初始浓度为80-100 mg／L，的重金属污染废水时，仍不能很好地满足国标中pb~（2+）排放浓度的要求。(4)竞争性吸附溶液中Pb~（2+）的存在抑制了吸附剂对Cd~（2+）的吸附，当Pb~（2+）浓度为20 mg／L时， Cd~（2+）的吸附量仅为单独存在时的12．8％：低浓度(1-10 mg／L)Cd~（2+）的存在促进了 pb~（2+）的吸收，但高浓度的Cd~（2+）对Pb~（2+）的吸附有抑制作用。(5)Thomas模型应用Thomas模型能很好地描述吸附柱固定香菇菌柄吸附Cd~（2+）和Pb~（2+）的动态吸附动力学过程，相关系数R~2为0．8802-0．9807，Thomas模型拟合的结果是动态吸附速率常数K_th随着吸附剂投加量和初始金属离子浓度的增大而减小，随着流速的增大而增大，吸附量随着吸附剂投加量的增大而增大，随着流速和初始金属离子浓度的增大而减小。表明较低的初始浓度、流速和较高的吸附剂投加量(床高)有益于提高吸附柱对重金属的吸附效果，增大平衡吸附量。(6)BDST模型应用BDST模型能较好地描述床高对吸附Cd~(2+)和Pb~(2+)的影响，模型对Cd~(2+)和pb~(2+)穿透点实验数据拟合的直线相关系数R~(2)分别为0．9016和0．9998，对平衡点实验数据拟合的直线相关系数R~(2)分别为0．9966和0．9977。吸附柱达到穿透点时，吸附Pb~(2+)的吸附柱单位体积吸附容量No为561．936 mg／L，穿透临界床高为34 mm，吸附Cd~(2+)的No为429．438 mg／L，穿透临界床高为68 mm，表明吸附柱固定香菇菌柄对Pb~(2+)的吸附效果比Cd~(2+)好；Cd~(2+)的传质速率常数ka略高于pb~(2+)，表明吸附柱吸附Cd~(2+)达到平衡的时间比吸附Pb~(2+)的短。吸附柱达到平衡点时，吸附Pb~(2+)的吸附柱单位体积吸附容量N_0为839．078 mg／L，吸附Cd~（2+）的N_0为726.387 mg/L，比穿透点时增加了很多，表明吸附柱在达到穿透点后仍有很强的吸附潜力， 平衡点Pb~(2+)和Cd(2+)的传质速率常数k_a比穿透点的减小，表明吸附剂基本饱和。2 获得了解吸Cd~(2+)和Pb~(2+)的理想因子条件(1)HCl是解吸固定香菇菌柄中Cd和Pb的最佳解吸剂用H_2SO_4,HNO_3，HCl，Na_2CO_3，Na_2HCO_3，NH_4Cl这几种常见的解吸剂对吸附在固定香菇菌柄上的cd~(2+)和Pb~（2+）进行解吸，发现HCl对吸附在固定香菇菌柄小球上的重金属cd~(2+)和Pb~（2+）具有良好的解吸效果，同时对固定香菇菌柄本身的破坏作用很小，适合用于解吸吸附在固定香菇菌柄上以Cd~(2+)和Pb~(2+)。(2)解吸时间的影响在使用HCl溶液对吸附在固定香菇菌柄上的重金属Pb~(2+)和Cd~(2+)进行解吸时， |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-02-04 |
| 源URL | [http://192.168.143.20:8080/handle/131551/4897]  |
| 专题 | 成都山地灾害与环境研究所_山地表生过程与生态调控重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 何海江. 固定香菇菌柄对镉和铅的动态吸附与解吸研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：成都山地灾害与环境研究所
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