摘 要

本文从废弃物资源化利用的角度出发，利用真空管式炉将鱼骨烧制成一种生物碳：鱼骨炭，并且利用此种鱼骨炭作为吸附剂来吸附铜离子,考察其吸附效果，模拟在矿山水环境安全中的研究。在此试验中先使用SEM（扫描电子显微镜）等方法先来进行鱼骨炭的表征，其次，再进行以鱼骨炭投加量、反应的时间、溶液的pH、反应的温度这四个因素进行研究鱼骨炭对铜离子的吸附容量和去除率的变化，主要用origin软件辅助处理实验数据，由温度实验所采集的数据模拟出Langmuir, Freundlich等温吸附线，由时间实验采集的数据使用准一级动力学模型、准二级动力学模型。表征的结果显示：实验室磨出的鱼骨粉和经鱼骨粉烧制的鱼骨炭的比表面积分别是0.9902m²/g、128.5456m²/g，结果表明：鱼骨炭的比表面积比鱼骨粉大了一百多倍，而比表面积大，表明其孔径小，细度小；整个试验的结果为：当溶液中铜离子浓度为1500mg/L，鱼骨炭投加量为1.5g/L，pH值等于5，温度为45℃，吸附时间为3h的时候，鱼骨炭对铜离子的吸附容量最高，为331mg/g。

关键词：鱼骨炭；水环境安全；吸附实验；铜离子

Abstract

This article from the perspective of waste resource utilization, using vacuum tube furnace to bones burn into a biological carbon: fish bone char, and using the fish bone charcoal as adsorbent for adsorption of copper ion, inspects its adsorption effect, simulation research in mine water environment security. In this experiment to use methods such as SEM (scanning electron microscope) for characterization of fish bone charcoal first, second, and then to the fish bone charcoal dosing amount, reaction time, pH of solution, the temperature of the reaction of the four factors to research the fish bone charcoal for copper ion adsorption capacity and removal rate of change of main auxiliary with origin software processing experimental data, the temperature data from the experiments, simulate the Langmuir and Freundlich sorption isotherm, by the time the experimental datacollected by using first order kinetics model, the quasi secondary dynamics model.Characterization results show that laboratory mill of fish meal and fish bone charcoal via fish bone powder fire of specific surface area is 0.9902m²/g, respectively 128.5456m²/g, the results show that the specific surface area of the fish bone charcoal for more than one hundred times larger than the fish bone meal, and large specific surface area, shows that its aperture is small, the fineness of small; The test results as follows: when the concentration of copper ion in the solution is 1500mg/L, fish bone charcoal dosing quantity is 1.5g/L, pH value is equal to 5, temperature 45℃, the adsorption time is 3h, fish bone charcoal for copper ion adsorption capacity of the highest, is 331 mg/g.

Key Words：Fish bone charcoal；The water environment security；Adsorption experiments；Copper ions

目 录

第1章 绪论 1

1.1矿山水环境安全的现状与进展 1

1.1.1 矿山水环境安全概况 1

1.1.2 矿山水环境的破坏及造成的危害 2

1.1.3 矿区废水的污染物及治理方法 2

1.2吸附剂的应用研究 4

1.2.1 吸附剂以及吸附法 4

1.2.2 活性炭及其他吸附剂 4

1.3生物炭 5

1.3.1 生物炭的简介 5

1.3.2 生物炭在废水处理中的应用研究现状和进展 5

1.3.3 生物炭在吸附过程中的影响因素 6

1.4 鱼的副产品制成生物炭 7

1.5 立题背景意义 7

第2章 研究内容和方法 8

2.1 研究内容 8

2.2 实验方法 8

2.3 实验材料 8

2.4 材料的制作 8

第3章 实验步骤 9

3.1 实验 10

3.2 吸附动力学和吸附等温线 10

第4章 数据分析 11

4.1 SEM分析 12

4.2 硫酸铜的标准曲线 12

4.3 吸附等温线 12

4.4 吸附动力学 14

4.5 吸附条件对鱼骨炭吸附的影响 16

4.6 吸附机理讨论 18

第5章 结论 19

参考文献 20

致谢21

第1章 绪论

1.1矿山水环境安全的现状与进展

1.1.1 矿山水环境安全概况

上善若水，水是生命之源。

世界上绝大部分的水资源是无法直接饮用的咸水，还有极其小部分是可以饮用的淡水，仅仅占2.5%。在这2.5%当中，我们人类可以得到的饮用水也只有一小部分，占13%。其他的淡水都被冰冻，成了冰雪或者是冰山，这些水我们很难取用。我们能够利用的仅仅是这2.5%中的13%，这些水以江河，湖泊，地下水的形式为我们所用，也被所有的生物所共用。到目前为止，世界人口为74亿左右，却有超过10亿人获取不到足够的用水量。中国作为世界第一人口大国，人均用水量仅有世界人均水平的四分之一，排名世界中等。在我国，有些省份却严重缺水，低于严重缺水线为1000m²/人，如中国第一人口大省河南，这些严重缺水的省大部分位于北方（江苏除外），南水北调工程正是为了正是为了解决北方严重缺水这一难题。

目前，中国的水污染问题十分严重，城市生活污水，工业废水，这些被污染的水对我们人类的生产生活带来了深远深刻的影响。其中城市污水在废水中的比率已经超过工业产生的废水，这些废水是隐藏在城市的巨大危机，已经给人们从生存环境到生活质量上带来极大的阻碍。而城市生活污水占总废水排放的55%，并且不仅仅很多城市的没有污水处理设备，直接将污水排入江河湖泊中，即便是有着污水处理装备的大城市，其污水处理效率也十分的低效，有超过一半的大城市污水处理厂的处理效率低于30%，留下了巨大的隐患。中国的饮用水安全问题和人们健康问题日益凸显，超过3亿人饮用着不安全的水源。全国204条河流409个地表水国控监测断面中Ⅰ~Ⅲ类水质比例为59.9%，劣Ⅴ类水质比例为16.4%，主要污染物为高锰酸盐指数。黄河，辽河为中度污染，河海为重度污染，湖泊富营养化问题严重，问题得不到解决^[1]。太湖，巢湖，滇池是富营养化最严重的三个淡水湖，湖水质量由Ⅲ类（饮用水源的最低要求）下降到Ⅴ类。太湖污染的三大污染源为工业污染，农业污染，生活污染，由于附近人口的聚集，经济迅速的发展，各种工业污染废水开始沿着各种途径流向太湖，加上雨水对污染物的冲刷，最终也汇聚在了太湖，使得太湖生态系统崩溃，蓝藻爆发，湖水恶臭。滇湖，巢湖情况也不尽相同，走着以牺牲环境安全为代价，提高经济发展的路线。这些湖泊的污水净化能力不能满足污水排放量，因为污水排放的流量太大，而湖泊的面积却不变，日积月累，量变引起质变，最终导致了其自我保护系统的土崩瓦解。