废麦糟生物吸附剂深度净化水体中砷、镉的机理及应用

前言

过去的100年间，随着人类活动范围和强度的增加，人类对重金属的开采、冶炼、加工及商品制造也日益增多，由此排放的废水量也大幅度增加。从2006年全国环境统计公报的数据来看，全国废水排放总量5728亿吨，比2005年增加92%，其中工业废水排放量2652亿吨，占废水排放总量的463%，比2005年增加102%。而这些工业企业排放的废水中可能含有对地下水和地表水造成污染的重金属污染物（包括砷、镉、铅、汞、铬等），这些重金属污染物进入水生生态系统后不能被生物降解，不仅会在环境中驻留数百年甚至更久，而且可能通过食物链转移到生物和人体内，通过一段时间的积累，生物和人体内这些元素含量也大幅度增加。当其含量超过生物和人体所能忍受的临界值时，生物和人体某些组织和系统就产生病变，如泰国东南部的皮肤癌；中国台湾省的黑脚病（或黑足病，blackfoot disease）；由于吸入Cr6+化合物到血液中夺取部分O2，使血红蛋白变成高铁血红蛋白，红细胞携气机能障碍，发生内息，以及其他一些疾病。 本书选用砷和镉两种金属作为研究对象，主要是基于以下几个方面考虑。 （１）砷、镉广泛地分布并共存于自然界，是水环境中常见的化学毒物，在工业、农业中广泛应用而易造成环境污染。除了工业性造成的砷污染外，地球化学分布的不均衡性，在一些地区地下水中的砷含量非常高，人通过饮水后健康受到严重影响。我国大陆自1976年以来，已在多个省、自治区发现砷中毒病区，仅在新疆、内蒙古、贵州、山西等受威胁人口就达200万，查出地方性砷中毒病人17000余人。而中国台湾省在２０世纪６０年代就有砷中毒的报道（病区人口15万）。我国砷、镉污染情况较重且区域广，其中许多区域为砷、镉污染共存。 （２）为了顺应我国于2007年7月1日起在全国范围实施的新的《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2005)，即将饮用水砷标准从0050mg/L降低到0010mg/L，而镉的标准为0005mg/L。 （３）砷、镉的工业应用以及对环境的潜在危害。英国剑桥大学的雷文斯克罗夫特于2007年在伦敦举行的英国皇家地理学会年会上报告说，目前至少70个国家的水源存在砷污染问题，其中一半以上在南亚和东亚地区。全球至少137亿人的饮用水源含砷量过高，这可能增加人们的患癌风险。

书籍目录

第１章绪论1 1 1砷、镉在水体中的污染现状1 1 1 1水体中砷的来源1 1 1 2水体中砷的毒害性2 1 1 3砷在水体中的污染现状3 1 1 4水体中镉的来源及其毒害性4 1 1 5镉在水体中的污染现状5 1 2水体中砷、镉污染的治理现状6 1 2 1化学沉淀法6 1 2 2离子交换法9 1 2 3膜分离法9 1 2 4电解法10 1 2 5氧化法10 1 2 6吸附法11 1 2 7活体生物法12 1 3砷、镉污染治理的发展趋势13 1 4废麦糟的利用14 1 4 1废麦糟在饲料行业的利用14 1 4 2废麦糟在食品行业的利用15 1 4 3废水中污染物的吸附剂16 1 5本书研究内容与基本框架17 1 5 1研究目的及意义17 1 5 2内容和基本框架18 第２章理论基础20 2 1吸附的基本概念20 2 2液相吸附的基本理论21 2 2 1吸附基本原理及分类21 2 2 2吸附平衡、平衡吸附量与吸附等温线23 2 2 3吸附模型及其发展24 2 3活性炭吸附28 2 3 1活性炭定义28 2 3 2活性炭的基本结构、孔结构及表面化学结构28 2 3 3活性炭的性质32 2 4生物吸附34 2 4 1活体生物吸附剂34 2 4 2废生物吸附材料38 2 4 3吸附机理研究39 2 5生物吸附的主要影响因素43 第3章废麦糟生物吸附剂的结构表征46 3 1废麦糟的形貌表征46 3 2废麦糟表面的普通物理化学特性47 3 3废麦糟的电荷表征及其酸碱特性47 3 4元素分析(ICP)49 3 5纤维素、半纤维素以及木质素的含量测定50 3 6能谱分析50 3 7红外光谱分析51 3 8小结52 第4章废麦糟生物吸附剂深度净化砷的行为研究54 4 1水体中砷的形态分布54 4 2废麦糟生物吸附剂深度净化砷的主要影响因素59 4 2 1改性剂59 4 2 2酸碱度60 4 2 3废麦糟粒度及投加量61 4 2 4溶液初始浓度及反应温度63 4 3废麦糟液相吸附砷的行为剖析64 4 3 1吸附模型的建立64 4 3 2吸附热力学行为66 4 4废麦糟深度净化砷的机理研究69 4 4 1傅立叶红外变换光谱 (FTIR) 70 4 4 2物相分析72 4 4 3能谱及电镜分析75 4 5小结76 第5章废麦糟生物吸附剂深度净化镉的行为研究78 5 1水体中镉的形态分布78 5 1 1pH值对Cd(Ⅱ) 离子羟基配位平衡的影响78 5 1 2pH值对Cd(Ⅱ)离子形成羟合配离子形态的影响80 5 2废麦糟生物吸附剂深度净化镉的主要影响因素82 5 2 1改性剂82 5 2 2pH值83 5 2 3废麦糟生物吸附剂粒度及投加量84 5 2 4溶液初始浓度及反应温度85 5 3废麦糟深度净化镉的行为剖析86 5 3 1吸附模型的建立86 5 3 2吸附热力学行为88 5 4废麦糟深度净化镉的机理研究89 5 4 1表面配合作用89 5 4 2氢氧化物沉淀作用93 5 5小结94 第6章废麦糟生物吸附剂深度净化砷、镉的动力学研究96 6 1控制步骤性质的确定97 6 1 1表观吸附动力学97 6 1 2微观吸附动力学97 6 1 3吸附速率100 6 1 4吸附动力学模型101 6 1 5反应时间对废麦糟净化性能的影响104 6 1 6吸附动力学行为105 6 2废麦糟生物吸附剂的动态吸附性能112 6 2 1穿透曲线的测定112 6 2 2废麦糟净化效果与流速的关系113 6 2 3废麦糟净化效果与初始浓度的关系115 6 2 4废麦糟净化效果与吸附床高度的关系115 6 3动态吸附穿透曲线的数学模拟117 6 3 1吸附模型的建立118 6 3 2模型方程的数值求解119 6 3 3穿透曲线模拟结果与分析121 6 4小结124 第7章废麦糟生物吸附剂的砷、镉解吸及其循环利用126 7 1砷、镉在废麦糟上的解吸特征研究126 7 1 1解吸剂及其浓度对解吸率的影响126 7 1 2反应温度对解吸率的影响128 7 2废麦糟生物吸附剂的再生及循环利用129 7 2 1废麦糟生物吸附剂的静态吸附、解吸和再生129 7 2 2废麦糟柱动态解吸、再生及其循环利用130 7 3小结131 第8章废麦糟生物吸附剂处理砷、镉实际废水的工艺132 8 1其他阴、阳离子的影响132 8 1 1离子强度的影响132 8 1 2其他共存阴离子的影响134 8 1 3其他共存阳离子的影响136 8 2砷、镉离子共存的行为138 8 3砷、镉实际冶炼废水处理研究140 8 3 1废水水质140 8 3 2试验用试剂141 8 3 3试验仪器和设备141 8 3 4试验方法及元素分析方法142 8 3 5静态吸附性能实验142 8 3 6废麦糟的动态吸附性能144 8 4毒性特征浸取试验146 8 5小结147 参考文献148

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陈云嫩编著的《废麦糟生物吸附剂深度净化水体中砷、镉的机理及应用》总结了多年来所做的研究工作，希望该书能对废（污）水的吸附处理技术理论研究和技术应用起到一定的推动作用。可供环境工程、市政工程等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也可供高等学校相关专业师生参阅。

作者简介

《废麦糟生物吸附剂深度净化水体中砷、镉的机理及应用》内容简介：基于生物吸附法快速、经济、不可逆、环境友好等特性以及废麦糟量大易得的特点，同时为了顺应我国于2007年7月1日起在全国范围实施的新的《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2005)著写此书。本书选择废麦糟作为生物吸附剂的原料，以工业废水中具有代表性的阴离子砷（Ⅲ，Ⅴ）及阳离子镉（Ⅱ）为处理对象，提出了“废麦糟生物吸附剂深度净化水体中砷、镉”新思路，系统研究了生物吸附剂处理工艺参数及净化机理；突破了传统工艺处理过程需将Ａｓ（Ⅲ）氧化成Ａｓ（Ⅴ）再进行处理的技术瓶颈，实现了高效净化脱除水中砷、镉离子的目标，对废（污）水的吸附处理技术理论研究和技术应用具有较强的推动作用。 

《废麦糟生物吸附剂深度净化水体中砷、镉的机理及应用》可供环境工程、市政工程等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也可供高等学校相关专业师生参阅。

图书封面

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