聚吡咯/玉米棒芯海绵吸附剂的制备及水中Cr(Ⅵ)去除研究

摘要

玉米棒芯作为天然可再生资源的纤维类高分子聚合物，具有天然微纳结构，具有网络薄片层堆积成的疏松多孔状结构的表面形貌，表面含有一定数目可作为吸附位点络合金属离子的活性基团；高分子材料聚吡咯（PPy）无毒、性质稳定，且能够选择性的吸附溶液中的Cr(Ⅵ)。本文用聚吡咯对玉米棒芯进行改性，制得吸附剂，并研究该吸附剂对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。
　　本实验通过FeCl3氧化法制得聚吡咯，并用聚吡咯对天然玉米棒芯进行原位改性，制得聚吡咯改性玉米棒芯吸附剂。通过SEM、XPS、FT-IR等分析手段对吸附剂进行表征，观察了吸附剂的表面形貌、分析了吸附剂元素组成及物相组成，结果证明可以用聚吡咯成功的改性玉米棒芯制得吸附剂。通过对吸附剂制备条件的分析实验，确定了吸附剂的最佳制备条件为玉米棒芯粒径≯5mm，吡咯单体与玉米棒芯质量比为1:1，FeCl3与吡咯单体的摩尔比为1:1。
　　将制得的吸附剂用于水中Cr(Ⅵ)的吸附实验，通过静态吸附试验考察了不同条件（如Cr(Ⅵ)溶液初始浓度、初始pH值、吸附平衡时间、温度及共存离子）对吸附剂去除水中Cr(Ⅵ)吸附性能的影响，对吸附条件进行了优化，结果显示吸附剂加入量为3.0g/L、溶液初始pH=3.5、常温条件下该吸附过程最经济高效，最大吸附量为84.7mg/g。分别用动力学（准一级动力学、准二级动力学及颗粒内扩散）和等温模型（Langmuir等温模型和Freundlich等温模型）对实验数据进行了拟合，结果显示该吸附过程为单分子层吸附过程，且为化学吸附，该吸附不仅仅有离子交换过程，同时还存在氧化-还原吸附过程，即Cr(Ⅵ)被吸附剂的某些官能团还原为Cr（Ⅲ），Cr（Ⅲ）再与某官能团络合生成沉淀而被去除。
　　通过人工模拟电镀含铬废水吸附实验及脱附再生实验研究了吸附剂的重复使用性能，探讨其实际使用价值。结果显示该吸附剂对水中Cr(Ⅵ)具有很好的选择性吸附，且吸附剂重复使用三次，其对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能基本不变，重复使用性非常好，该吸附剂具有很好的工程推广前景。

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第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 含铬废水的处理技术

1.3 聚吡咯及其复合材料在水处理中的应用现状

1.4 纤维质吸附剂的研究动态与进展

1.5 本课题研究意义及内容

第2章 实验材料与方法

2.1 实验仪器及试剂

2.2 吸附剂的表征方法

2.3 Cr(Ⅵ)的分析方法

2.4 吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究的实验方法

2.5 实验数据整理与拟合

第3章 吸附剂的制备及其性能表征

3.1 引言

3.2 吸附剂的制备

3.3 改性前后材料的宏观形貌

3.4 改性前后材料的微观表征

3.5 本章小结

第4章 吸附剂静态吸附去除水中Cr(Ⅵ)的性能研究

4.1引言

4.2吸附剂的制备条件的优化

4.3单因素吸附实验结果

4.4吸附效能分析

4.5吸附机理分析

4.6本章小结

第5章 吸附剂去除废水中Cr(Ⅵ)的可行性探究

5.1引言

5.2吸附剂的循环使用性能

5.3竞争吸附

5.4工业废水模拟应用

5.5吸附剂综合评价

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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