论文总字数：17063字

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摘要: 4

1.1 铅污染 5

1.1.1 水体铅污染现状 5

1.1.2 铅元素的危害 5

1.1.3 废水中除铅的主要途径 6

1.2 农作物秸秆的利用现状及性能 7

1.2.1 农作物秸秆的利用现状 7

1.2.2 农作物秸秆燃烧的危害 8

1.2.3 农作物秸秆的性能 8

1.3 羧基化改性农作物秸秆吸附材料 8

1.4 本实验的研究目的及研究内容 9

1.4.1 研究目的 9

1.4.2 研究内容 9

2 实验材料与方法 9

2.1 仪器与材料 9

2.1.1 设备及仪器 9

2.1.2 主要原料与药品 10

2.2 实验方法 10

2.2.1 St-COOH制备方法 10

2.2.2 实验设计 11

2.2.3 材料表征 13

3 实验结果与讨论 13

3.1 材料表征 13

3.1.1 红外吸收光谱 13

3.1.2 SEM 13

3.2 pH影响 14

3.3 吸附等温线 15

3.4 竞争离子实验 16

3.5 吸附动力学 17

4 结论与展望 18

4.1 结论 18

4.2 展望 19

参考文献 20

致谢 21

羧基化改性秸秆的制备及高效除铅性能研究

陆雯雯

Abstract: Lead is one of the heavy metals with stable chemical properties and good mechanical properties. However, it is also a potential pollutant for the natural environment. With the continuous development and progress of industrialization, lead and lead compounds have been widely used in industrial production. But industrial development at the same time, a lot of lead dust and waste water are on the ecological environment and human survival environment produced serious pollution, and has created the threat to human health, especially harmful to young children's healthy growth and development. At the same time, in our country every year will be a large number of straw surplus. Nowadays, most burn. This process not only pollute the environment also caused a waste of energy.crops straw contains large amounts of cellulose and lignin, they are natural polymer, abundant hydroxyl groups present in the molecular chain, the straw reaction activity, good surface chemical modification. This article, using chloroacetic acid to straw of carboxyl modified, introduction of new carboxyl (- COOH) Group on the surface of the straw channel, carboxyl of heavy metal ions especially Pb ions have very strong complexation adsorption, making straw on Pb adsorption sites increased significantly, which provided straw high adsorption capacity of lead. This is to further improve the water environment of lead pollution, improve the comprehensive utilization of straw has a very significant value.

Keywords:Lead, pollutant, modified straw, adsorption

1 绪论

1.1 铅污染

1.1.1 水体铅污染现状

随着工业化的不断发展与进程,金属的冶炼、染料的印刷、皮革的制备、油漆的生产以及电镀等行业也是飞速发展，铅以及铅的化合物在工业生产中得到了很广泛的应用。但是工业发展的同时,大量的含铅的粉尘以及废水都被排入了大气,山河湖泊以及土壤里，对生态环境以及人类的生存环境产生了严重的污染，也对人类的生活健康造成了威胁。铅以及铅的化合物很难溶解在天然水当中,尽管在淡水中的含量很少,一般在3 ug/L左右的含铅量，不过因为冶金等重工业烟气净化排放的大量废水导致了城市附近的河流水污染很严重,一个很明显的实例就是之前大家都知道的包头昆都仑河的水体铅污染。河水中的铅元素基本都存在于悬浮的底泥中。不过地下水的铅污染还是很少见的，因为它的化合物迁移性比较小，并且溶解度比较低。现在大部分国家都已经对铅的危害有了很深刻的认识，发展中国家尤为重视，因此都积极得在采取有效的措施来防治铅污染，减少因为它给人体带来的伤害。在此之前世界上一些国家特别是一些发达国家都已经采取了一些措施来严格控制铅以及铅的化合物的排放量，因为他们很清楚地知道铅带给人体的伤害以及对自然环境的危害 ^[1]。尽管排放的标准很严格，但这些措施也潜移默化得增加了铅污染物处理起来的难度，所以现在怎样正确高效地处理水体中的铅及其化合物成了现在环境保护的研究难题及热点，目前很多国内外优秀的学者科学家都在积极探讨并且已经有了一些去除铅离子的有效方法。

1.1.2 铅元素的危害

铅在人体中的传输途径是这样的，它在进入人的身体之后，先后经过了皮肤，然后是呼吸道和消化道，被吸收后在传入到血液当中，最后与红血球结合进而输送到全身去。它在人体中的分布绝大部分储存在骨骼当中，其他小部分分别存在于神经系统以及肌肉组织当中。铅中毒主要有以下一些症状：第一种上吐腹泻，腹部绞痛，浑身乏力，昏昏欲睡，反应迟钝，注意力不能够集中，新陈代谢缓慢，出现失忆幻觉，容易躁动发怒，出现脑炎神经炎，肌肉酸胀阵痛，痉挛等等；第二种会想慢性的食物中毒一样，没有食欲，半夜失眠，神经衰弱，头晕贫血，肝肾衰竭，容易疲劳，关节疼痛麻木，男女的生殖功能衰竭异常，心血管损伤硬化等。这些症状大大影响到人体的正常活动，危害到人体的健康，肠胃，血管以及神经系统等这些组织都受到严重的威胁。更严重的是，婴幼儿对铅的吸收率高达成年人的5倍，并且儿童中毒之后不仅仅有刚刚提到的症状，还会严重影响他的成长发育以及智力水平，对以后的成长学习健康状况等等造成了严重的威胁，如图1.1所示。铅中毒大多是慢性中毒，即潜移默化地威胁到人类的生存健康。除此之外，铅还能通过孕妇威胁到胎儿的安全，它经过母体的胎盘，进入到胎儿的体内，尤其是进入胎儿的脑组织中，严重危害到了他们的健康，有研究资料显示在婴幼儿体内铅的浓度只要上升一百毫克每升，他们的智力就会平均下降四到六分左右^[2],当然这个数字是非常可怕的。

图1.1 铅污染

1.1.3 废水中除铅的主要途径

因为目前我国的铅污染非常严重，因此处理废水中的铅的方法也尤为重要，现在已经有了一些防治铅污染的主要处理技术，比较传统的方法有沉淀法，絮凝法，电解法，生物法以及吸附法等等^[3]。

1. 沉淀法

化学沉淀法作为最传统的处理废水污染的方法，在除铅的应用中也不例外。 在废水中沉淀Pb(OH)₂的PH值根据废水的种类变化，大概的范围在6到10之间，科学实验证明最好的理论PH值在9至9.4之间，并且过滤掉沉淀物后的废水，含有的铅的浓度就较低了，还将沉淀泥渣中的铅进行回收。不仅可以用碱将它的PH进行调节，还可以有其他的沉淀剂，比如碳酸钠，白云石，磷酸钠等等，这些都可以将废水中的铅离子以氢氧化铅的形式沉淀下来。在沉淀生成之后，一些大颗粒状的铅也能够顺带被夹带下来，因而为了达到更好的除铅效果，除了沉淀和沉降的过程外，再加上过滤的操作过程，这样能够达到更好的去除效果，举例而言，将磷酸钠事先进行烘焙处理，再将废水溶液流经，就可以同时进行沉淀和过滤，达到事半功倍的效果。不过沉淀法的缺点是沉淀的同时也会有絮凝，会产生新的污泥，形成二次污染。

（2）絮凝法

废水除铅的过程中用到的絮凝剂比如硫酸亚铁，明矾以及硫酸铁等。通过将絮凝剂投加入废水中，从而能够抓捕到重金属，并且形成的胶体，是跟废水中的杂质粒子带的电荷相类似的，接着通过重力作用进行沉降，最后形成分离^[4]。明矾和阴离子聚丙烯酞胺作为复合絮凝剂进行沉降，形成络合物胶体，两者中聚丙烯酞胺则是更好的絮凝剂，取得的效果也更加明显。羧甲基改性秸秆是以淀粉作为基体，而淀粉本身具备生物降解性，也可以作为重金属离子的捕捉剂，可以对铅进行电性得中和，以及螯合还有架桥三重的工作原理，絮凝的效果也是非常理想和明显的。不过工艺比较繁琐传统，不能满足现在飞速的工业发展水平。

（3）电解法

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