纤维素基导电吸附材料的制备及应用表征(2)

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3.2.2响应面模型与分析20

3.2.3响应面分析与优化22

4CMC@PANI复合材料吸附MO的吸附热力学和吸附动力学研究..24

4.1实验部分.24

4.1.1实验药品与仪器..24

4.1.2静态吸附实验吸附24

4.2实验结果与讨论..24

4.2.1吸附动力学24

4.2.2吸附平衡等温线研究..26

4.2.3热力学参数计算.29

4.2.4吸附比较.29

结论31

致谢33

参考文献..34

1 绪论 21世纪以来，随着工业和农业更加深入的发展，中国的经济突飞猛进，业已成为世界第二大经济体，人们生活水平显著提高，精神文明建设成果斐然。但是，经济过快发展导致了环境保护的缺失，虽然近年来，国家陆续出台多项政策，提高对环境的监管力度和人民的环保意识，但是当前的环境问题仍不容小觑。其中，我国的水体污染问题尤为显著。作为世界上缺水程度最高的国家之一，我国人均淡水资源只占世界水平的四分之一。其中更令人担忧的是，工业的迅速发展加剧了工业废水的排放，加重水体自我修复的压力，同时全国主要城市地下水都受到不同程度的污染，如今水污染问题严重威胁着人们的身体健康。根据联合国环境规划署，全球有 11 亿人面临安全饮用水的匮乏，每年死于同水有关的疾病的人口高达 500多万。因此，水环境治理和保护工作刻不容缓。
1.1 染料废水来源与危害印染废水，作为工业废水的重要组成部分，在工业废水排放中占极大比重[1]。我国每年纺织废水的排放量约为 2.37×109t，其中印染废水占 80%[2]。有机合成染料，被广泛的应用于纺织、制革、造纸业、化妆品和食品加工等行业[3, 4]，在生产和使用中约有 10%到20%被释放到水体中[5]，严重影响了水体的色度感官和水体生物的光合作用[6]，并且，即使废水中的染料浓度很低，排入水体后也会导致水体透光率的降低。染料生产的基本原料为苯系、萘系、蒽醌、苯胺及联苯类化合物，且在生产过程中多与金属、盐类等物质螯合[5]，染料通常难分解且能致癌或致畸[7]。染料废水，通常具有水量大、高色度、高化学需氧量、高生化需氧量、高碱度等特点，且难以生物降解[1, 2, 8]。由于染料可生化性能差，能长期稳定地存在环境中，传统的生化处理法不适用于染料废水的处理。因此寻找高效可行的方法替代或辅助活性污泥法等生物方法处理染料废水是目前的研究热点。本文主要的目标污染物是甲基橙染料(MO)，
1.2 染料废水处理方法常见的处理染料废水的手段有化学氧化法、混凝沉淀、膜分离、离子交换和吸附法等[9, 10]。化学氧化法利用氧化剂的强氧化作用，破坏染料基团中的不饱和键，使之形成分子量较小的有机物或无机物[11]。近年来，高级氧化法（AOP）逐渐代替传统的化学氧化工艺，在染料废水处理领域扮演重要角色。高级氧化利用强氧化性的羟基自由基，分解一些结构稳定难分解的有机分子为无毒无害的小分子物质，常见的高级氧化法有光催化、Fenton 及类 Fenton氧化法和臭氧氧化等，氧化能力强，反应彻底[8]。但该方法仍存在处理成本较高、处理效率等的局限。混凝沉淀是较为常用技术成熟的水处理工艺，通过投加混凝剂，使细小悬浮颗粒和交替颗粒聚集成较粗大的颗粒而沉淀[12]，从而达到净化效果。混凝沉淀法处理染料废水投资较少，处理量大，但是会产生大量污泥，增加处理成本。膜分离法是利用特殊的半透膜，在外界压力的作用下，将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法，具有适用范围广、占地面积小、处理效率高等优点[13]。但是膜对染料的选择性较高，且形成附着层容易导致其通量下降，耐用性差[14]，且膜组件价格较为高昂，仅适用高浓度、小水量的废水。与上诉方法相比，吸附法具有简便易操作，价格低廉，适应性广的优点[9, 15]。吸附法是指用多孔固体（吸附剂）将流体（气体或液体）混合物中一种或多种组分积聚或凝缩在表面进而达到分离目的的方法[16]。吸附是吸附剂的性能主要是由吸附容量，对特定染料的选择性吸收，耐用程度和再生能力决定的[17]。现在，市面上最常见的吸附剂是活性炭，但是由于活性炭价格较高限制了其应用，因此研究人员致力于寻找可再生的、价格较低的材料作为替代品，如工业、农业生产废物、来源广泛的生物质材料。