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摘 要

实验对农林废弃物花生壳、玉米秸秆、柚子皮以及用硝酸改性的花生壳、玉米秸秆和用氢氧化钠改性的花生壳、玉米秸秆对水中Cu² ，Pb² ，Zn² 三种重金属离子的吸附研究。探讨反应时间和重金属离子初始浓度对吸附的影响。结果表明：7种农林废弃物对Cu² ，Pb² ，Zn² 的吸附等温线用Langmuir方程描述要优于Freundlich方程。7种农林废弃物对Cu² ，Pb² ，Zn² 的吸附过程，用二级动力学方程拟合要明显优于一级动力学方程，说明吸附过程受物理扩散和化学吸附影响，吸附发生与吸附质的吸附位点有关，反应机理更加复杂。7种农林废弃物对3种金属离子Cu² ，Pb² ，Zn² 的吸附量排序均为Pb² gt;Cu² gt;Zn² 。在吸附等温实验中分析出酸碱改性花生壳、玉米秸秆的吸附量明显增加，通过酸改性的花生壳、玉米秸秆又优于碱改性的。

关键词：花生壳 玉米秸秆 柚子皮 改性 重金属

Abstract

Agricultural and forestry waste, peanut shells, corn stalks, grapefruit peel , nitric acid modified peanut shells/corn stalks, and sodium hydroxide modified peanut shells/corn stalks were used to remove Cu² , Pb^{2 ,} Zn² from water solution. The effects of reaction time and initial concentration of heavy metal ions on adsorption efficiency were investigated. The results showed that Cu² , Pb² , Zn² adsorption on the tested material can be well described by Langmuir equation. The adsorption kinetics can be well described by pseudo-second-order equation, indicating complex reaction mechanisms. According to the adsorption isotherm, nitric acid or sodium hydroxide treatment enhanced the adsorption of the three metals by peanut shells and corn stalks, and the effect of nitric acid treatment is higher than the effect of sodium hydroxide treatment.

Key Words: Peanut shells; Corn stalks; Grapefruit skin; Modified; Heavy Meta

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1前言 1

1.2重金属污染的现状和来源 2

1.3含重金属废水处理方法 2

1.3.1化学沉淀法 3

1.3.2蒸发浓缩法 4

1.3.3膜分离法 4

1.3.4离子交换法 4

1.3.5吸附法 5

1.4研究的意义以及本研究主要内容 6

1.4.1研究的意义 6

1.4.2本研究的主要内容 7

第二章 实验原料与方法 8

2.1实验仪器 8

2.2实验药品 8

2.3实验步骤 9

2.3.1农林废弃物的收集 9

2.3.2农林废弃物的预处理 9

2.3.3农林废弃物的改性 10

2.3.4母液的配制 11

2.3.5吸附动力学研究 11

2.3.6吸附等温线研究 11

第三章 数据处理和分析 12

3.1实验中所用公式 12

3.1.1 吸附动力学模型 12

3.1.2吸附等温线 12

3.1.3吸附率和吸附量的计算 13

3.1.4数据统计 12

3.2数据分析 13

3.2.1吸附动力学数据分析 13

3.2.3吸附等温线数据分析 18

第四章 结论 24

参考文献： 25

致谢 27

第一章 绪论

1.1前言

众所周知，城市化的进程和工业化的进程不断加快，环境污染带来的问题越来越多，也越来越日益严重，其中包括重金属离子带来的污染尤其严重。重金属的产生主要由采矿，废气排放，污水灌溉和使用重金属超标制品等人为因素所致。重金属的污染来源也十分广泛，主要是工业污染，其次是交通污染和生活垃圾污染。重金属污染种类繁多，2011年4月初我国首个“十二五”专项规划，防治规划力求控制铅，汞，砷，铬，镉等5种重金属。重金属的危害极大，不仅污染水质，大气，土壤，而且重金属在生物体中难以降解，通过直接影响或自然界食物链的关系，可以严重危害环境安全和人体健康^[1]。就重金属污染物具有成分复杂，污染面广，污染危害大等特点，因此，寻找开发一种高效、廉价、环保的新型吸附材料来防治，解决重金属污染是未来的一个发展趋势。我国作为农业大国，每年都会产生大量的农林废弃物，采用焚烧处理方法不仅严重污染大气环境，也浪费了资源。因此国内外很多学者和环保人士力在应用农林废弃物来研究废水中重金属的去除，从而达到“以废治废”的效果。

Namasivayam^[2]和Kadirvelu^[3]以椰壳纤维为材料制备的活性炭能有效的去除溶液中的Cd² ，在最初pH=5、活性炭粒径在250~500um时吸附容量达到93.4mg/g，显示出很好的吸附效果。于春光等^[4]向初始质量浓度为10mg/L、pH=5的重金属溶液中投放10g/L的山核桃壳，结果Zn² 和Ni² 的去除率分别达到89.4%和94.0%。李山^[5]用1.0g柠檬酸改性花生壳处理50mL，pH=4.5、质量浓度为50mg/L的Pb² 溶液60min，吸附率可达96.8%。现如今，天然或经过改性处理的米糠、稻壳、秸秆、木屑、树皮、花生壳、椰子壳、废茶叶、玉米芯和柚子皮以及甘蔗渣等已被证明是廉价、高效、可再生的生物吸附剂^[6-7],对水中的重金属离子具有良好的去除效果。

1.2重金属污染的现状和来源

水是人类和动物的生命之源，是自然界演变和人类发展过程中必不可少的重要因素。随着工业程度的不断加深和全球经济的迅速发展，加之人口的剧增，人类对水资源需求量越来越大以及淡水资源的本身稀少和水资源的污染问题日益严重，人类已经到了面临严重缺水的地步。其中在水资源的污染中重金属污染便是水体污染的重要污染原因之一。环境污染所指的重金属离子主要是指具有显著生物毒性的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，也包括具有毒性的重金属离子锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物^[8]。水中的重金属离子污染不仅污染了水环境和水资源，同样也严重危害了人类以及各类生物的生存。淡水资源的日益枯竭，人类对淡水的需求量却在一天一天增加，未经过处理就排放的废水污染不仅污染了水环境，也严重影响了水生生态结构和水资源的有效利用^[9]。同样水中重金属对人类健康造成的危害也是屡见不鲜。例如日本出现的骨痛病和水俣病事件^[10]、2000 年的多瑙河污染事件^[11]等都是由于重金属污水流入河中引起的严重污染。当前，铅中毒、重金属致胎儿畸形等事件也屡屡发生，使重金属污染成为关系到人类生命健康的重大环境问题。

水中重金属的主要污染来源主要有：①工业生产^[12]中污染排放，采矿，电镀，机械加工，冶金等重工业仍然是重金属污染的主要来源。②城市化建设，包括废旧电池的不妥当处置，建筑建设中的金属残留，损坏的高压汞灯，日光灯不妥当处置。③农业生产带来的污染，化肥中含有很大浓度的镉、砷、汞等重金属，残留的重金属通过土壤和水体对人类健康危害严重。

1.3含重金属废水处理方法

国内外对重金属污染的治理做了大量的研究^[13-14]，目前所采用的方法总结起来主要有：化学法，物理化学法和生物法。

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