摘 要

本文从废弃物资源化利用的角度出发，开展淡水鱼下脚料作为高效生物吸附剂材料，治理矿山废水中的有机物污染的研究。本研究采用草鱼鱼骨作为原料，制备成鱼骨炭作生物吸附剂，以亚甲基蓝模拟废水中有机物。主要考察了初始浓度、温度、pH值、Ca² 等因素对鱼骨炭吸附亚甲基蓝的影响，拟合了Langmuir, Freundlich和Temkin等温吸附方程和准一级、准二级动力学模型；采用FT-IR和SEM等方法对鱼骨炭的表征进行分析。结果表明：所制得的鱼骨炭的BET比表面积达到了149.8675 m²/g，而鱼骨粉只有0.1181m²/g，说明鱼骨炭比普通鱼骨有更优秀的吸附性能。试验表明：浓度为1000mg/L，pH为11，25℃下的饱和吸附量为52.2mg/g。鱼骨炭对亚甲基蓝的吸附量随着pH的升高而增加；吸附量随着温度的上升而增加；根据三种吸附等温模型参数，吸附等温模型符合Temkin；吸附过程显示与准二级动力学模型吻合较好，由于鱼骨炭在吸附前后的零电势点变化，因此吸附过程主要是一个特性吸附的过程。

关键词：鱼骨活性炭；亚甲基蓝；吸附；矿区废水

Abstract

This work explored the leftover of freshwater fish processing as adsorbents for the treatment of organic pollutants in mining wastewater, which was aimed for waste resource utilization. In this research, the fishbone charcoal was prepared as the adsorbent from the source of grass carp fishbone. The methylene blue was simulated as organic pollutants in mining wastewater. The influences of the initial concentration, temperature, pH, Ca² and other factors affect were investigated, to fit with Langmuir equation, Freundlich equation, Temkin equation adsorption isotherm models and pseudo-first-order and pseudo-second-order adsorption kinetic models. The characterization of fishbone charcoal was conducted using FT-IR and SEM. The results showed that the specific surface area of fishbone and FBC were measured as 0.1181 m²/g and 149.8675 m²/g, which demonstrated that FBC had better adsorption capacity than ordinary fish bone powder. Adsorption results showed that the maximum adsorption capacity was 52.2mg/g when the initial concentration of methylene blue was 1000mg/L with pH=11 at 25℃. Adsorption capacity of methylene blue on fishbone charcoal was increased with the increasing pH value. The adsorption capacity increased with the increase of temperature. According to three isotherm model parameters, the adsorption isotherm curve fitted well with the Temkin isotherm equation. The adsorption process fitted well with pseudo-second kinetic model. The process of adsorption is mainly a characteristic adsorption process.

Key Words：Fishbone charcoal；Methylene blue；Adsorption; Mine wastewater

目 录

第1章 绪论 1

1.1矿区废水的现状与进展 1

1.1.1 矿区废水的综述 1

1.1.2 矿区废水的成分及危害 1

1.1.3 矿区废水的治理措施 2

1.1.4 不同吸附剂的应用研究 3

1.2 生物炭的应用研究 4

1.2.1 生物炭的简介 4

1.2.2 生物炭在废水处理中的应用研究现状和进展 4

1.2.3 生物炭在吸附过程中的影响因素 5

1.3 鱼下脚料的废弃资源利用的应用研究现状和进展 7

1.3.1 鱼鳞的应用 7

1.3.2 鱼皮的应用 7

1.3.3 鱼内脏的应用 7

1.3.4 鱼骨的应用 7

1.4立题背景意义 8

1.5主要研究内容 9

第2章 鱼骨炭对亚甲基蓝的吸附性能和机理研究 10

2.1 实验材料 10

2.1.1 实验原料及试剂 10

2.1.2 试验装置 10

2.2 表征方法 11

2.3试验方法 11

2.3.1 鱼骨炭吸附剂的制备 11

2.3.2 吸附试验 11

2.3.3吸附动力学和吸附等温线 12

2.4 结果与分析 12

2.4.1 样品表征分析 12

2.4.2 亚甲基蓝的标准曲线 14

2.4.3 吸附等温线 15

2.4.4 吸附动力学 17

2.4.5 吸附条件对鱼骨炭吸附的影响 19

2.5 吸附机理讨论 24

第3章 结论 25

参考文献 26

致谢28

第1章 绪论

1.1矿区废水的现状与进展

1.1.1 矿区废水的综述

在采矿的过程中，一方面采掘出大量的矿产资源，带来大量的经济收益；一方面也给环境带来了恶劣的影响，矿山生产会不可避免地排放大量的废水。这些矿区废水需要进行净化处理达标后才能排入环境。根据矿区废水pH值，矿区废水有酸性废水、碱性废水等[^[1]]。而按照矿山开采流程，废水可分为采矿废水和选矿废水。

采矿废水：采矿工艺一般分为露天采矿和地下空间采矿，露天采矿是在地表从上而下进行开采的工程。露采废水主要来源于这么几个方面:矿坑的下雨积水和岩层的涌出水、废渣和废石场的渗透水、用于道路防尘所用的洒水、煤矿的洗煤产生废水和附近居民排出的生活废水。由于处于地表，废水很容易随水流影响周围环境。 地采则是从地下进行开采，包括开拓、采准、切割和回采4个步骤，这期间的隧道开挖和喷浆支护就会产生大量的废水，这些废水主要来源于：地底岩层裂缝处涌出的地下水、用于巷道降尘的洒水、喷注水泥砂浆时产生的废水、冲洗车辆用水等。