论文总字数：16817字

摘 要

本文选取稻壳、秸秆两种农业废弃物作为原料，经过处理后得到相对应的生物质吸附剂，以亚甲基蓝、甲基橙、甲基紫和刚果红四种染料作为处理对象。考虑同种生物质材料的不同粒度对染料的吸附影响，探讨了两种生物质材料的三种不同粒度的吸附等温线和动力学过程。研究表明，对于同一种生物质材料而言，最大吸附量会随着其粒径的减小而增大，吸附效果也越好，最大吸附率可达90%以上。根据对比，发现Langmuir吸附等温线更符合秸秆、稻壳这这两种生物质材料，二级动力学模型也更符合秸秆、稻壳这这两种生物质材料。

关键词：吸附；秸秆；稻壳；染料；粒度

Adsorption of dyes by biomass materials with different particle sizes

Abstract

In this paper, straw and rice husk , known as agricultural waste were selected as testing materials, and the corresponding biomass adsorbents were obtained after treatment. Methylene blue, methyl orange, methyl purple and congo red dyes were selected as pollutants. The adsorption isotherms and kinetics for three different particle sizes of two biomass materials were explored, considering the effect of different particle sizes of the same biomass material on dye adsorption. As can be seen in this paper that for the same biomass material, the smaller the particle size of the biomass, the greater the maximum amount of adsorption for the dye. The maximum adsorption efficiency was more than 90%. According to the comparison, the isothermal adsorption process of the two biomass sorbents, straw and rice husk, was more in line with the Langmuir adsorption model and the adsorption kinetics was more in line with the secondary kinetic model.

Keywords：adsorption; straw; rice husk; dye; particle size

目 录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

第一章 前言 1

1.1染料废水现状 1

1.2处理方法 1

1.2.1膜分离技术 1

1.2.2氧化法 2

1.2.3磁分离技术 2

1.2.4生物法 2

1.2.5吸附法 2

1.3生物质吸附剂 3

第二章 实验与方法

2.1实验药品 4

2.2实验仪器 4

2.3实验方法 4

2.3.1生物质吸附剂的制备 4

2.3.2四种染料标准曲线的测定 5

2.3.3四种染料等温吸附线的测定 5

2.3.4吸附动力学研究 6

第三章 实验结果讨论与分析

3.1四种染料的标准曲线 7

3.2吸附量及吸附率 9

3.3吸附等温线 11

3.3.1 Langmuir方程 11

3.3.2 Freundlich方程 15

3.3.3拟合参数 19

3.3.4分析 21

3.4吸附动力学研究 22

3.4.1准一级动力学 22

3.4.2准二级动力学 24

3.4.3动力学拟合参数 26

第四章 实验总结

4.1总结 29

4.2不足与展望 30

参考文献 31

致 谢 32

第一章 前言

1.1染料废水现状

众所周知，水是人类赖以生存的根本之一，没有生物可以离开水资源。但在过去几十年里，由于人类的过度活动，人口的激增，工业化、城市化的进展和无节制的滥用天然水资源导致全球的水资源已经受到了严重污染^[1]。早在2010年，我国的染料产量就已经占了全球总产量的60%，成为了第一染料生产国，每年的产量可达75.6万吨。与此同时，染料行业不仅耗能很高，而且产生的污染也高。资料显示，每排放744m³的染料废水，我国才能生产出1吨的染料^[2]。常见的染料一般可分为以下几种：酸性染料、碱性染料、活性染料、直接染料、分散染料和媒染染料等。其中，碱性染料被称为染料（阳离子型），活性染料、酸性染料和直接染料被称为染料（阴离子型），其他染料被称为染料（非离子型）。染料（非离子型）有许多特征：1、可以溶于有机溶剂，2、不溶于水，3、可在水中沉降絮凝。所以在研究染料废水时，主要对象为水溶型染料，即染料（阴离子型）和染料（阳离子型），不考虑染料（非离子型）^[3]。在目前的生产过程中，仍然有超过10%的染料会被排放到水中^[4]。据检测，苯系化合物、萘系化合物及苯胺化合物为生产染料的主要基本原料，但是在生产过程中，染料还会与其他物质(如各种金属、各种盐类等)螯合^[5]。染料废水问题一直都是水处理领域中的疑难杂症，不仅因为染料废水的废水量很大、废水中的COD浓度过高、染料的色度很深，而且染料废水有很大的毒性并且染料废水的成分极其复杂。为了克服这一难题，人们开始了越来越多的相关实验和研究。

1.2处理方法

1.2.1膜分离技术

膜分离技术主要有2种处理方法，分别是反渗透技术法和超滤和纳滤法^[6-8]。膜分离技术主要是因为膜本身就具有选择分离性的功能，在处理染料废水的过程中时，将废水中的水分子与染料分子进行分离，从而达到去除染料的目的。由于其分离过程中，染料本身的结构没有被破坏，因此膜分离技术只是一个物理过程。

1.2.2氧化法

高级氧化法作为一种新型的技术，已经受到了越来越多的的普及及应用。一种羟基(自由基)会产生在其处理染料废水的过程中，因为其具有较强的氧化性，所以能使许多有机分子(难分解、结构稳定)转化为低分子物质（能降解、无毒无害）。这一反应过程的最终产物以无机离子、水和CO²等为主，无其他污染物产生^[9]。

1.2.3磁分离技术

因为物质都处在磁场中。所以都受到磁场力作用。磁分离技术就是根据不同物质的磁性不同来进行分离的。由于其在分离过程中不破坏物质本身的结构，因此是一种物理方法。在进行废水处理时，因为不同污染物具有的凝聚性不同，并且其对污染物的加种性也不同，所以可以用磁分离技术去除染料废水。

1.2.4生物法

好氧生物降解法和厌氧生物降解法这两种方法^[10]是最普遍的生物处理方法。生物法去除染料污水的机理是在新陈代谢过程中，微生物能产生一种生物酶，这种生物酶可以氧化还原废水中的有机污染物。反应结束后能够将废水中的其他有机物降解成可利用的各种营养成分。生物处理法由于其经济效用高，低能耗，被许多工厂所青睐，已经成为一种主流的去污方式。

1.2.5吸附法

吸附法是指投入一定量的吸附剂（固体，多孔）到需要处理的染料废水中，废水中的染料分子会被集中吸附在吸附剂周围，从而达到吸附染料目的的一种方法。到目前为止，市场上最常见的的吸附剂还是活性炭。活性炭的吸附效果固然很好，但由于其过高的成本^[11]，很难广泛的应用。因此人们一直在研究更有经济效益、吸附效果更好的吸附剂。其他常见的吸附剂还有生物质材料吸附剂、生物质炭、离子交换树脂等。

1.3生物质吸附剂

对于所有有机物(直接或间接来源于各种绿色植物)，称其为生物质。大部分水生植物、城市垃圾(生活)、农作物废弃物等都是常见的生物质材料。据调查，许多生物质都没有得到充足的利用，就被通过自然或人工的方式(如掩埋、燃烧)分解了，这不仅对环境造成了二次污染，而且也浪费了大量的能源^[12]。在环保越来越受到重视和原材料越来越紧缺的情况下，如果能够利用常见的农林废弃物等生物质为原材料，通过不同的处理方式，使其成为一种性能优良的吸附材料，用以去除污染环境的物质，无疑对环境保护、资源再生与回收利用等方面都具有极其重大的意义及作用^[13]。生物质吸附法本身是一种很好的废水处理方式，因为其具有吸附效率高、操作简单、二次污染小等优势。另外，生物质吸附剂在吸附染料废水这一过程中，不仅可以吸附染料，而且可以有效降低其他的污染物。对比活性炭吸附剂，生物质吸附剂价格低廉、吸附效果良好，所以越来越多的的人将目光投入到生物质吸附剂中。作为价格低廉的生物质吸附剂，由于其来源丰富、操作简单、性质稳定、化学改性较为简单、比表面积高等优点，农业废弃物生物质吸附剂受到了越来越多的青睐^[14]。

请支付后下载全文，论文总字数：16817字