文档介绍：摘要
随着现代工农业生产、冶金行业、化工产业的迅速发展,以及含砷制品广泛利用,砷
对环境的污染日趋严重。在世界上许多地区普遍存在着地下饮用水中 As(Ⅲ)含量超标的现
象,关于饮用被砷污染的水而导致中毒的事件时有报道,人们对砷污染严重性也有了进一
步认识。我国 2007 年 7 月 1 日起在全国范围实施的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)
中也将砷的浓度从 mg/L 降低到 mg/L。
目前含砷水的处理方法有沉淀法、离子交换法、氧化法、生物法等,但是这些方法对
于低浓度含 As(Ⅲ)水的处理都存在缺陷。基于废弃生物材料廉价易得、吸附容量大,不易
产生二次污染等特性,选定啤酒麦糟作为制备吸附剂的原料,借助 Materials Studio 软件
的 DMol3 模块对各基团与砷的配合能力进行理论计算分析,计算相应的前线轨道能量,为
吸附剂的制备提供依据。
本论文采用 PAM 改性麦糟及甲醇改性麦糟吸附 As(Ⅲ),突破传统处理工艺过程需将
As(Ⅲ) 氧化成 As(Ⅴ) 再进行处理的技术瓶颈。PAM 改性麦糟吸附砷的最佳麦糟用量为 3
g/L,最佳 pH 为 5,反应时间在 2 h 可以达到吸附平衡。在最佳反应条件下可以使含砷水中
的砷达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中 mg/L 的标准。
考察水体中具有代表性的阴阳离子共存时对改性麦糟吸附砷的影响。结果表明:Cd2+
3+ - - 2- 3-
和 Fe 的加入可以促进改性麦糟对 As(Ⅲ)的吸附。而 F 、NO3 、SO4 、PO4 等阴离子的存
在对 PAM 改性麦糟吸附 As(Ⅲ)均有抑制作用。同时处理赣州市某一级水源,证实 PAM 改
性麦糟是一种比较经济有效的除砷剂。
改性麦糟对 As(Ⅲ)的吸附动力学研究表明,其与二级吸附动力学方程较吻合;该吸附
过程符合 Freundlich 吸附等温方程,且其 n 值均在 10 以内,说明吸附反应是较易发生的;
焓变△H 值为负说明该吸附过程是放热反应,且吉布斯自由能△G 均为负值,说明吸附反
应均能自发进行。
对吸附砷后的麦糟进行解吸实验和毒性浸出实验,结果发现碱性溶液的解吸效果优于
酸性溶液;依据毒性浸出实验的结果,本实验的麦糟可以直接填埋处置。
实验结果表明,PAM 改性麦糟对 As(Ⅲ)的去除率高于甲醇改性麦糟,这也与砷和各基
团配合的前线轨道能量计算结果相符合,即酰胺基与砷的结合能力优于羟基与砷的结合能
力。通过红外光谱分析得出 PAM 改性后的麦糟中酰胺基的活性增大了;电镜扫描结果也显
示经过 PAM 改性的麦糟比未改性的麦糟孔隙变大了;而能谱分析发现,与未改性麦糟相比,
吸附砷后的 PAM 改性麦糟出现了砷峰。
关键词:废麦糟;As(Ⅲ);前线轨道能量;吸附机理;红外光谱分析
I
Abstract
As the development of metallurgy and chemical industry and the growing demand of arsenic
products, arsenic pollution has e one of the highlighted environmental problems. In many
parts of the world it monly found excessive amounts of arsenic in the drinking water. So
people had a further understanding on the severity of arsenic pollution and our country also
reduced the concentration of arsenic from mg/L to mg/L in "Standard for Drinking
Water Quality" (GB5749-2006).
Recently,the methods of treating arsenic water include precipitation, ion exchange method,
oxidation method and biological method, etc., but all of these methods have their defects for
treating water containing low concentration of As(Ⅲ). Based