改性豆渣对污水中染料物质的吸附研究

【摘要】染料污水色度高、成分复杂,含-N=N-,-N=O等显色基团和-SO3Na、-OH、-NH2等极性基团。其组分大多以芳烃和杂环为母体,是较难降解的有机污染物,已经成为我国各大水域的重要污染源,给生态环境造成了一定的压力。目前,这类废水的处理方法主要有活性污泥法,混凝法、化学氧化法、Fenton试剂法等。但是由于染料自身结构的特点,这些传统废水处理方法对染料废水所起的作用是有限的。而吸附法对各种染料的处理能起到有力的补充作用,因此,近年来,用吸附方法处理染料废水的研究引起广泛关注。豆渣是加工大豆制品的副产物,目前除用于饲料外,还没有得到有效的利用,豆渣含有大量的纤维素,利用纤维素吸附染料的报道已有不少,但豆渣吸附染料的研究却相对较少。因此,本研究采用豆渣作为吸附剂,针对酸性染料和碱性染料的不同性质,分别对豆渣进行化学改性,提高其吸附染料的能力。通过研究豆渣对废水中染料的静态、动态吸附,再生以及改性前后材料的结构变化,为豆渣处理染料废水的进一步研究和工程应用提供参考数据。研究结果主要表现为：(1)通过红外光谱、电镜扫描、XRD分析方法对改性前后豆渣的理化结构进行表征,结果发现,两种改性豆渣的结构以及表面性质都有了一定的变化。经改性后的豆渣表面出现皱褶,结构变得蓬松,有利于染料的吸附；阳离子型豆渣的红外光谱显示,在1380cm-1处C-N的吸收峰增强,说明发生了胺化反应；阴离子型豆渣红外光谱显示1420cm-1、1160cm-1处出现了吸收峰,这分别是C-S和C=S的特征吸收峰,表明存在-O-C=S特征官能团。说明CS2与豆渣成功发生了黄化反应生成了黄原酸酯；阳离子型改性豆渣的晶体结构没有发生明显的变化,阴离子型豆渣由于黄原酸酯镁盐的生成导致纤维素晶型发生变化。(2)由单因素试验和正交试验得到豆渣对染料的最佳吸附条件。阳离子型豆渣对酸性品红吸附的最佳条件：pH为7,温度为30℃,吸附剂质量为0.6g/L,染料初始浓度为50mg/L,吸附时间4.5h,吸附剂粒径选取>60目的,在此条件下进行实验,酸性品红的去除率达到99%。阴离子型豆渣对碱性品红吸附的最佳条件：pH为7,温度为35℃,吸附剂质量为0.5g/L,染料初始浓度为5mg/L,吸附时间1h,吸附剂粒径选取20-60目,在此条件下进行实验,阴离子型豆渣对碱性品红去除率达到99%；而天然豆渣在其最佳吸附条件下,对碱性品红的去除率只能达到93%,表明改性提高了豆渣对碱性品红的去除能力。(3)Langmuir模型能很好的拟合阳离子型改性豆渣对酸性品红的吸附过程(r=0.999,p<0.01),吸附符合单分子层吸附理论,随着温度的升高,最大吸附量由217.39mg/g升高至303.03mg/g；Freudlich和Tempkin都能较好的描述天然豆渣和阴离子型改性豆渣对碱性品红的吸附过程,阴离子型改性豆渣对碱性品红的平衡吸附量达到148.68mg/g,比天然豆渣提高了4.17倍。(4)二级动力学能更好的描述阳离子型改性豆渣对染料的吸附过程。由二级动力学速率常数计算求得的活化能Ea=36.27kJ/mol,表明该吸附过程中存在活性化学吸附；天然豆渣和阴离子型改性豆渣对碱性品红的动力学吸附均满足二级动力学方程和Elovich方程；化学吸附是豆渣吸附碱性品红的重要步骤,离子交换在整个吸附过程中起较大作用。(5)阳离子型改性豆渣对染料的吸附过程是吸热的,自发进行的,该吸附过程中既存在物理吸附,又存在化学吸附；天然豆渣对碱性品红的吸附是放热的过程,是自发进行的,该吸附主要是物理反应；而阴离子型改性豆渣对碱性品红的吸附是吸热的过程,是自发进行的,该吸附主要是化学反应。(6)动态吸附试验表明,Yoom-Nelson模型能更好的描述阳离子型改性豆渣对酸性品红的动态吸附过程。不同柱高、不同流速和不同初始浓度下阴离子型改性豆渣的动态吸附性能均较天然豆渣更好,阴离子型改性豆渣吸附碱性品红的穿透时间和饱和时间均较天然豆渣长。Thomas模型能更好地描述天然豆渣对碱性品红的动态吸附过程。(7)利用NaOH作为解吸剂,无论是静态吸附还是动态吸附,解吸后的阳离子型改性豆渣对酸性品红的吸附效果都比较好,而且都能多次重复利用；利用NaOH作为解吸剂,阴离子型豆渣再生效果也较好,并且优于天然豆渣。
【作者】叶琳；
【导师】陈宏；
【作者基本信息】西南大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】豆渣；改性；酸性品红；碱性品红；吸附；

【参考文献】
[1]杨云霞.俄语广告中的语言游戏研究[D].上海外国语大学,俄语语言文学,2013,硕士.
[2]王伟.我国中等职业技术教育历史发展轨迹透析（1985—2000）[D].华东师范大学,职业技术教育学,2002,硕士.
[3]魏天颖.二代测序技术和外显子捕获技术在遗传病基因诊断中的应用研究[D].浙江大学,医学遗传学,2014,硕士.
[4]张继伟.基于MPI的并行拉普拉斯变换算法及其应用研究[D].湖北大学,系统分析与集成,2011,硕士.
[5]曹务祥,张慕刚.滑动扫描谐波分析[J].石油地球物理勘探,2005,05:27-31+37+144+15.
[6]汤琦.长春市高中男子篮球队现状分析与对策研究[D].东北师范大学,体育教育训练学,2012,硕士.
[7]唐欣磊,肖国花,彭懋.相转移法制备氧化石墨烯/环氧树脂纳米复合材料[A].中国化学会、中国机械工程学会、中国材料研究学会.2014年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集（上册）[C].中国化学会、中国机械工程学会、中国材料研究学会:,2014:3.
[8]关新锋.基于MEMS红外光源阵列的光电标识技术研究[D].中北大学,电路与系统,2013,硕士.
[9]高昕.炎症标志物及其与血压、血脂的交互作用对急性心肌梗死患者预后的影响[D].苏州大学,流行病与卫生统计学,2012,硕士.
[10]姚杭永.基于产业集群的中小企业技术创新研究[D].浙江工业大学,2005.
[11]姚现伟.基于STM32的智能家居红外控制系统研究与设计[D].燕山大学,电路与系统,2014,硕士.
[12]牟介刚,赵锦靖,郑水华,赵永攀,陆河权,汪慧.离心泵平衡孔位置对轴向力及外特性的影响[J].机械设计与制造,2012,06:173-175.
[13]张可妹.冲绳返还时期的美日纺织品贸易摩擦（1969-1972）[D].华东师范大学,世界史,2013,硕士.
[14]程国向.一种基于电信设备的软件基础平台设计与实现[D].西安电子科技大学,计算机技术,2010,硕士.
[15]商丽鑫.LTE/LTE-A异构网中资源分配的研究[D].北京交通大学,2015.
[16]王敏.论目前我国声乐艺术之娱乐化倾向[D].内蒙古大学,音乐学,2013,硕士.
[17]阮成南.2000-2010年阶段越南檳知省建设与完善经济结构的社会劳动分配研究[D].东北师范大学,社会保障,2012,硕士.
[18]杨艳明.车用波纹板及变厚度圆管辊弯成型设计与分析[D].大连理工大学,车辆工程,2013,硕士.
[19]赵晓刚,龚维,冀克俭,邓卫华,周彤,李艳玲.双酚A型聚芳醚酮合成的工艺条件[J].高分子材料科学与工程.
[20]王鑫.下胫腓联合损伤手术治疗的临床分析[D].广西医科大学,创伤骨科手外科（专业学位）,2013,硕士.
[21]唐军.珠江三角洲某地区10kV配电线路防雷性能评估及其策略研究[D].华南理工大学,电气工程,2012,硕士.
[22]米小慧.木质素/磺酸盐型三元共聚物水煤浆分散剂的制备及其性能研究[D].陕西科技大学,应用化学,2013,硕士.
[23]董铎.实时荧光PCR检测真菌性角膜炎常见致病菌种方法的建立[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[24]甘琼.网络语中谐音表达的认知语义研究[D].湖南师范大学,英语语言文学,2013,硕士.
[25]王丽阳.基于案例分析的当代茶室设计手法初探[D].西安建筑科技大学,建筑学（专业学位）,2013,硕士.
[26]王维.探析穿越电视剧现状及流行成因[D].上海外国语大学,新闻学,2013,硕士.
[27]章丹.基于不同DNA序列形成的G-四链体结构无标记检测多种金属离子[D].武汉大学,2011.
[28]王治清.矿产资源税费法律制度研究[D].山西财经大学,经济法学,2014,硕士.
[29]杨铁建.基于支持向量机的数据挖掘技术研究[D].西安电子科技大学,2005.
[30]薛冈,管路平,王良书,扬子兴.VTI介质P波反射时差分析[J].石油地球物理勘探,2004,02:144-148+119-120+248.
[31]吴莹莹.基于小波分析的实时二维影像转三维影像系统[D].华东师范大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[32]沈燕,陈光明,周苏明,唐黎明.不同制冷剂用于双回路耦合冰箱性能研究[J].工程热物理学报,2014,04:646-650.
[33]李希.平喘汤治疗支气管哮喘（冷哮）急性发作期的临床观察[D].福建中医药大学,中医内科学,2012,硕士.
[34]黄兆峰.田旋花对草甘膦耐药性分子机制[D].中国农业科学院,杂草科学,2014,博士.
[35]卓丽丽.Implications from the UK Experience for Community Interpreter Training in China[D].西安外国语大学,翻译,2014,硕士.
[36]张斌.基于NVIDIA双核处理器的TD-SCDMA智能手机电路设计[D].山东大学,电子与通信工程（专业学位）,2012,硕士.
[37]杨玉杰.基于PLC的模糊PID电梯控制系统研究[D].天津大学,控制工程,2013,硕士.
[38]汤鑫.灰色关联分析在污水处理工艺比选中的应用研究[D].长安大学,市政工程,2014,硕士.
[39]任玉平.基于服务构架(SOA)对软件产业的影响[J].高科技与产业化.2007(10)
[40]周诗滢.论公民信息自决权的法律保护[D].广东财经大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[41]亓玢.区域医疗卫生信息化建设对改善社会医疗卫生服务的作用研究[D].山东大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[42]鲁哨廷,王磊,杨小健,唐云辉.转炉PDA系统的设计及数据分析[J].冶金自动化,2006,04:58-60.
[43]任艺.雌激素对百草枯中毒致急性肺损伤保护作用的研究[D].南京大学,临床医学（专业学位）,2013,硕士.
[44]孙静.基于质性方法的影视资源辅助中职语文教学研究[D].鲁东大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[45]刘维岩,卫雪梅.体外单层肿瘤细胞生长数学模型整体解的存在性[J].仲恺农业工程学院学报.
[46]黄国庆.CYP2C9突变等位基因检测及重组原核表达质粒构建[D].广东药学院,病原生物学,2012,硕士.
[47]武侠.论周作人的人生哲学及其对文艺观和文学创作的影响[D].青岛大学,中国现当代文学,2004,硕士.
[48]王华瑶.苯并三唑与5-甲基苯并三唑对水生态生物的毒性研究[D].东北师范大学,环境科学,2012,硕士.
[49]王小林,杨秋林.利用决策支持系统提高农业项目投资决策效果[J].中央财经大学学报,2002,11:77-80.
[50]丁倩.肝素结合性表皮生长因子对肝星状细胞胶原代谢及迁移的影响[D].河北医科大学,内科学,2014,硕士.