废弃茶叶对重金属的吸附性能及重金属毒性评价研究-市政工程专业论文.docxVIP

Classified Index: TU992.3 U.D.C: 628.3 Dissertation for the Master Degree in Engineering RESEARCH ON ADSORBABILITY OF WASTE TEA FOR HEAVY METALS AND TOXICITY ASSESSMENT FOR HEAVY METALS Candidate： Zhang Tongqin Supervisor： Prof. Du Maoan Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Municipal Engineering Affiliation： School of Muni.Env.Eng Date of Defence： June, 2011 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 哈尔 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - - I - 摘 要 近年来，随着我国工业的迅速发展，大量未经达标处理的重金属废水排入水 体，造成了严重的重金属污染问题。重金属污染的综合治理及重金属的毒性评价 成为当前环境治理中的重中之重。 本文采用废弃的普洱茶作为一种新型吸附材料，以重金属 Cr6+、Cu2+、Zn2+、 Pb2+为研究对象，利用静态吸附实验，从影响因素、吸附等温线、吸附动力学、材 料表面表征分析等方面对废弃茶叶对 Cr6+、Cu2+、Zn2+、Pb2+的吸附性能进行了研 究。并进一步考察了 Cr6+、Cu2+、Zn2+、Pb2+在废弃茶叶表面的竞争吸附行为。最 后，以大型蚤为试验生物，通过 Cr6+、Cu2+、Zn2+、Pb2+对大型蚤的急性毒性试验， 对这四种重金属的毒性程度进行了评价。 实验结果表明，pH 对吸附效果影响最大，对 Cr6+吸附的最佳 pH 为 2.0，对 Cu2+、Pb2+、Zn2+吸附的最佳 pH 为 5.0~6.0。吸附反应速率非常快，5~10min 就可 达到平衡吸附量的 80~90%。对 Cr6+的吸附为吸热反应，对 Cu2+、Zn2+、Pb2+的吸 附为放热反应。废弃茶叶对 Cr6+、Cu2+、Zn2+的吸附能够较好的符合 Langmuir 方 程，而对 Pb2+的吸附则较好的符合 Freundlich 方程。拟二级动力学模型能够很好的 描述 Cr6+、Cu2+、Zn2+、Pb2+在废弃茶叶上吸附动力学。对废弃茶叶表面 Zeta 电位 分析表明，废弃茶叶的 pHZPC=3.8±0.1。FTIR 光谱分析表明，茶叶表面存在着羧基、 氨基等丰富的官能团，保证了废弃茶叶对重金属离子良好的吸附效果。废弃茶叶 表面的 SEM 图表明，废弃茶叶的表面有着丰富的孔隙结构。吸附的 Cr6+和 Pb2+在 表面形成了一层致密状的物质，而吸附的 Cu2+和 Zn2+只在表面形成一些颗粒状物 质，从而验证了废弃茶叶对 Cr6+和 Pb2+有较高的吸附量，而对 Cu2+和 Zn2+的吸附 量则相对较低。 竞争吸附实验表明，Pb2+、Cu2+、Zn2+之间均呈现明显的拮抗吸附作用。其竞 争能力排序为 Pb2+Cu2+Zn2+，符合按重金属离子的电负性排列顺序。 Cr6+、Cu2+、Zn2+、Pb2+对大型蚤的急性毒性试验表明，四种重金属离子对大 型蚤的毒性大小顺序为：Cu2+Cr6+Pb2+Zn2+。Cu2+属于剧毒物质，Cr6+属于高毒 性物质，Pb2+和 Zn2+属于中毒物质。Cr6+、Cu2+、Zn2+、Pb2+四种重金属离子的安 全质量浓度分别为 0.041mg/L、0.0033mg/L、0.66mg/L、0.21mg/L。 实验证明，利用废弃茶叶吸附技术能够有效去除废水中的重金属，在小规模 重金属废水的应急处理方面有着很好的应用前景。 关键词：重金属；废弃茶叶；竞争吸附；大型蚤；毒性 - - II - Abstract In recent years, amount of heavy metal wastewater which didn’t reach the discharging standard has been discharged with the rapid development of industry and caused serious heavy metal pollution. So, controlling heavy metal contamination and toxicity assessment of heavy metals have been a top priority in