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基本信息

項(xiàng)目名稱：
磷酸酯化改性梨渣對污水中金屬離子吸附行為的研究
小類：
能源化工
簡介：
安徽宿州碭山地區(qū)是全國知名酥梨產(chǎn)區(qū)，境內(nèi)有大量果汁生產(chǎn)廠家，每年產(chǎn)生大量生產(chǎn)廢棄物梨渣。本作品結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際提出一種以農(nóng)業(yè)廢棄物梨渣為原料制備陽離子吸附劑的固相制備技術(shù)。該技術(shù)以尿素為催化劑通過熱固相反應(yīng)將梨渣磷脂化，再將改性梨渣的磷酸羥基由氫型轉(zhuǎn)為鈉型，以增強(qiáng)其陽離子吸附能力。本作品以鋅離子和銅離子為模式吸附質(zhì)研究無機(jī)陽離子在改性梨渣上的吸附行為。
詳細(xì)介紹：
本研究利用當(dāng)?shù)乩嬖鼜U棄物資源豐富的優(yōu)勢，使用固-固熱反應(yīng)制備改性梨渣——磷酸酯化改性梨渣，通過批次試驗(yàn)法以銅離子和鋅離子為模式離子，在不同pH值、吸附劑量、吸附質(zhì)濃度和吸附時間條件下，研究改性梨渣對金屬離子的吸附行為。 研究結(jié)果表明： 1 研究結(jié)果證實(shí)磷酸酯化改性梨渣是良好的陽離子吸附劑。 2 pH值、吸附劑用量、吸附時間、吸附溫度、陽離子溶液初始濃度等因素對吸附效果均有一定的影響。銅離子最適宜的條件為pH=4.5，吸附質(zhì)梨渣用15g/l，100分鐘時吸附率達(dá)到最大值。鋅離子最適宜的條件為pH=3.5，吸附質(zhì)梨渣用5g/l，30分鐘時吸附率達(dá)到最大值。 3 銅、鋅離子吸附等溫線符合Langmuir模式。由Langmuir方程得，改性梨渣對銅離子和鋅離子吸附能力為6.68mg /g和28.98 mg /g。改性梨渣對金屬陽離子的吸附行為符合準(zhǔn)一級反應(yīng)動力學(xué)方程。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

利用當(dāng)?shù)乩嬖鼜U棄物資源豐富的優(yōu)勢，使用固-固熱反應(yīng)制備磷酸酯化改性梨渣，以銅離子和鋅離子為模式離子研究改性梨渣對金屬離子的吸附行為，旨在探索開發(fā)新的廉價生物吸附劑用于污水的治理。通過批次試驗(yàn)法以銅離子和鋅離子為模式離子，在不同pH值、吸附劑量、吸附質(zhì)濃度和吸附時間條件下，進(jìn)行吸附行為的研究，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行Langmuir方程和動力方程擬合，分別得出吸附劑的最大吸附能力和吸附劑的吸附動力學(xué)模式。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

碭山梨榨汁后，所剩廢棄物梨渣，富含纖維素。纖維素大分子單體上的3個醇羥基可以發(fā)生多種酯化在分子中引入具有特定吸附性能的官能團(tuán),故可制成天然高分子吸附劑。本項(xiàng)目采用梨渣為原材料，制備改性吸附劑用作陽離子吸附劑，吸附水體鋅離子和銅離子,在環(huán)境學(xué)領(lǐng)域?qū)賱?chuàng)新之舉。本作品以本地區(qū)資源豐富的農(nóng)業(yè)廢棄物梨渣為原材料，制備金屬離子污染物吸附劑，既契合實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的時代大背景，又與本地區(qū)實(shí)際情況相結(jié)合

應(yīng)用價值和現(xiàn)實(shí)意義

重金屬是水環(huán)境污染的一個重要來源，由于其顯著的生理毒性及致癌作用，重金屬在排入環(huán)境水體前必須進(jìn)行適當(dāng)處理。本研究的開展，旨在探索開發(fā)新的廉價生物吸附劑用于工業(yè)廢水的治理，以降低廢水處理成本。農(nóng)業(yè)廢棄物是自然界最為豐富的可再生高分子資源,具有無污染、易生物降解等優(yōu)點(diǎn)，利用磷酸酯化改性農(nóng)業(yè)廢棄物梨渣作為吸附材料來吸附水體重金屬銅離子,對水體環(huán)境保護(hù)和當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)廢棄物的再利用有重要意義。

學(xué)術(shù)論文摘要

摘要：本文以碭山梨渣為原料，經(jīng)磷酸酯化改性，制備一種酯化梨渣陽離子吸附劑，用批次實(shí)驗(yàn)法研究了其在不同實(shí)驗(yàn)條件下(pH值、吸附劑量、吸附質(zhì)濃度和吸附時間)對金屬鋅離子和銅離子的吸附性能。結(jié)果表明：鋅離子在pH=3.5時達(dá)到最大吸附值，銅離子在pH=4.5時達(dá)到最大吸附值；對于濃度為100 mg L - 1的鋅溶液，5.0 g L-1及以上的改性梨渣能吸附96%，,濃度為100 mg L - 1的銅溶液，15.0 g L-1及以上的改性梨渣能吸附62%銅離子。改性梨渣對鋅離子和銅離子的吸附均符合Langmuir吸附等溫線模型，最大吸附能力分別為28.98 mg g-1和6.68 mg g-1》鋅離子達(dá)到吸附平衡的時間為30 min，銅離子為100 min；準(zhǔn)一級反應(yīng)動力學(xué)方程能描述鋅離子和銅離子在改性梨渣上的吸附過程。 關(guān)鍵詞:吸附； 鋅離子；銅離子； 改性梨渣

獲獎情況

2009年度宿州學(xué)院大學(xué)生科研立項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目 2010年度宿州學(xué)院大學(xué)生科研優(yōu)秀作品獎 2011年1月發(fā)表與作品相關(guān)論文《磷酸酯化改性梨渣吸附污水中Cu(Ⅱ)銅離子的研究》于中文核心期刊《分析實(shí)驗(yàn)室》

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

[1] 陳中蘭, 曾艷. 多胺型稻草纖維素球的制備及其對水體中 Zn2 + 的吸附性能[J]. 應(yīng)用化學(xué) [2] 華琳爛, 張玉軍, 張健希.改性大豆皮吸附劑制備條件的確定及吸附 Cu(Ⅱ)性能的研究[J]. 河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）, 2008,29(1): 24-26. [3]張德敏, 高潔,孫進(jìn),等. 銅離子和孔雀綠在磷酸酯化改性豆殼上的吸附行為[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 28(4):720-725. [4]孫進(jìn),鐘克定,馮敏等.銅離子和亞甲藍(lán)在檸檬酸酯化麥草上的吸附行為[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報 ,2008,19(3):653-657.　

同類課題研究水平概述

近幾年國內(nèi)對纖維素類吸附劑的研究較多,但基本上都是以纖維素作為原料研究。若以農(nóng)業(yè)廢棄物為原料,通過改性制備出具有一定吸附性能的吸附劑,就可以減少提取纖維素的成本,用于工業(yè)廢水中有害金屬離子的吸附,以達(dá)到工業(yè)廢水處理的要求.目前，國內(nèi)外對農(nóng)業(yè)廢棄物制備離子吸附劑的研究有：檸檬皮（Kunar, 2007)、大豆皮（華琳爛 等, 2007)、胡蘿卜渣（Nasernejad et al , 2005)、菜子餅（A jmal et al , 2005)、甜菜渣漿（Aksu et al , 2005)、鋸屑（Larous et al , 2005）、番木瓜木屑（Saeed et al , 2005)、花生殼（龔仁敏 等, 2005)、麥麩（Farajzadeh et al , 2004)、谷糠（胡普州，2004）、葡萄藤（Villaescusa et al ,2004)、木薯廢棄物（Horsfall et al ,2003)、橄欖油渣（Pagnanelli et al , 2003)、野葛（Allen et al , 2003)、蔗渣（崔志敏 等，2002)、蘋果渣和麥草（Robinson et al , 2002a)等。
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