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Co-Fe-海泡石吸附剂的制备及高温气流催化氧化再生法的研究

作　者: 方健
导　师: 陈孟林
学　校: 广西师范大学
专　业: 环境科学
关键词: Co-Fe-海泡石改性吸附高温气流催化氧化再生率墨汁墨水生产废水
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 61次
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内容摘要

本文以对氧化过程有催化作用的吸附剂研制和高温气流催化氧化再生法为研究重点,并将研制得到的吸附剂用于墨汁墨水生产废水的处理,对吸附-高温气流催化氧化再生法处理废水进行应用基础研究,主要的研究内容和得到的结论如下：1.对海泡石进行改性研究。筛选粒径为40-60目的海泡石,在三种改性方法(高温改性、酸改性、酸／高温改性)中,酸／高温改性效果最好,比未改性海泡石的平衡吸附量(44.41mg/g)高出56.41mg/g。2.金属氧化物／高温改性海泡石复合型吸附剂的研制。对在氧化过程中负载有催化活性的金属氧化物进行筛选,其结果是Co-Fe-海泡石吸附剂的再生率为67.40%,分别比单一负载Al2O3、ZnO、Fe2O3、Cr2O3、Co2O3、CuO、MnO2的再生率高29.40%、26.88%、17.61%、10.00%、11.35%、21.12%和31.30%。用响应曲面法对Co-Fe-海泡石吸附剂的制备进行优化得到最优工艺参数为：n Fe203：nco2O3为2.0：1、m金属氧化物：m海泡石为0.50：10、煅烧温度为610℃,此时,模型预测Co-Fe-海泡石吸附剂的最大再生率为80.26%,实际值为79.93%,模型预测值与实际值十分吻合。3.对Co-Fe-海泡石吸附剂吸附结晶紫的吸附行为进行了研究。在所研究的温度和浓度范围内,用Langmuir方程能够很好地对吸附等温线进行拟合,吸附属于吸热的过程。动力学研究表明,Co-Fe-海泡石吸附剂吸附结晶紫的过程同时符合Lagergren一级速率方程和Grank内扩散模型。用响应曲面法对Co-Fe-海泡石吸附剂动态吸附结晶紫的过程进行优化得到最优工艺参数为：h：d为3.56：1、废水浓度为0.96g/L、废水流速为4.35BV。此时,模型预测的Co-Fe-海泡石吸附剂最大吸附量为32.90mg/g,实际值为33.57 mg/g,模型预测值与实际值十分吻合。4.高温气流催化氧化再生Co-Fe-海泡石过程的研究。以结晶紫为吸附对象,考察了再生条件对高温气流催化氧化再生过程的影响,结果表明：(1)随着再生温度、空间速度、再生时间的增加,再生率提高,适宜的工艺条件为：再生温度为600℃-700℃,空间速度为150min-1,再生时间为10min。(2)随着再生次数的增加,再生率略有下降,但再生次数达到40次时,再生率仍能达到72%以上说明吸附剂的重复使用性能好。5.运用多种表征手段对Co-Fe-海泡石吸附结晶紫的过程进行分析,结果表明吸附过程存在静电吸附、表面吸附、孔道吸附,几种机理同时存在且协同作用。6.对Co-Fe-海泡石吸附剂应用于墨汁墨水生产废水的处理进行了初步探索。当墨汁墨水生产废水流速以4.35BV通过h：d为3.56：1的吸附柱时,吸附处理后出水的色度为0-5倍,CODc,为1064mg／g-1098 mg/g。当再生温度为660℃、空间速度为150min-1、再生时间为10min时,再生率为81.26%,再生10次后其再生率变化不大,每次变化率均在2.5%左右。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-26
  1.1 引言  10
  1.2 吸附法在废水处理中的研究与应用  10-12
  1.3 吸附剂的再生方法  12-16
    1.3.1 加热再生法  13
    1.3.2 溶剂再生法  13-14
    1.3.3 氧化及催化氧化再生法  14-15
    1.3.4 电化学再生法  15
    1.3.5 生物再生法  15-16
    1.3.6 超临界流体再生法  16
    1.3.7 其他再生技术  16
  1.4 海泡石吸附处理染料废水的研究概况  16-21
    1.4.1 海泡石概述  16-18
    1.4.2 海泡石的物理化学性质  18-19
    1.4.3 海泡石在环境保护中的应用  19-21
  1.5 实验优化的数学方法  21-24
    1.5.1 多因子实验设计  21-23
    1.5.2 正交试验优化法  23
    1.5.3 响应曲面优化  23-24
  1.6 本论文选题意义和研究内容  24-26
    1.6.1 选题意义  24
    1.6.2 研究内容  24-26
第二章海泡石的改性研究  26-35
  2.1 实验部分  26-30
    2.1.1 实验仪器与装置  26-27
    2.1.2 实验材料与药品  27
    2.1.3 实验方法与步骤  27-29
    2.1.4 数据分析与处理  29-30
    2.1.5 金属氧化物/高温改性海泡石性能的评价  30
  2.2 结果与讨论  30-34
    2.2.1 海泡石对不同染料的吸附性能情况  30
    2.2.2 海泡石粒径对吸附性能的影响  30
    2.2.3 改性处理对海泡石吸附性能的影响  30-33
    2.2.4 高温改性海泡石及金属氧化物/高温改性海泡石的再生率比较  33-34
    2.2.5 Co-Fe-海泡石的X射线衍射分析  34
  2.3 本章小结  34-35
第三章制备Co-Fe-海泡石吸附剂的工艺优化  35-46
  3.1 实验部分  35-37
    3.1.1 实验仪器和装置  35
    3.1.2 实验材料与药品  35
    3.1.3 实验方法与步骤  35-37
  3.2 结果与讨论  37-45
    3.2.1 影响Co-Fe-海泡石吸附剂再生率的单因素  37-40
    3.2.2 影响Co-Fe-海泡石吸附剂再生率的重要因素筛选  40-41
    3.2.3 响应面分析法建立回归模型及方差分析  41-45
  3.3 本章小结  45-46
第四章 Co-Fe-海泡石吸附剂对结晶紫吸附性能的研究  46-60
  4.1 实验部分  46-47
    4.1.1 实验仪器和装置  46
    4.1.2 实验材料与药品  46
    4.1.3 实验方法与步骤  46-47
    4.1.4 数据分析与处理  47
  4.2 结果与讨论  47-59
    4.2.1 静态吸附实验  47-49
    4.2.2 吸附等温线  49-51
    4.2.3 吸附动力学性质  51-53
    4.2.4 Co-Fe-海泡石对结晶紫的动态吸附  53-54
    4.2.5 响应面分析法建立回归模型及方差分析  54-59
  4.3 本章小结  59-60
第五章 Co-Fe-海泡石吸附剂的高温气流催化再生条件优化及表征  60-78
  5.1 实验部分  60-62
    5.1.1 实验仪器和装置  60
    5.1.2 实验材料与药品  60
    5.1.3 实验方法与步骤  60-61
    5.1.4 数据分析与处理  61-62
  5.2 结果与讨论  62-75
    5.2.1 工艺条件对Co-Fe-海泡石再生率的影响  62-63
    5.2.2 Co-Fe-海泡石吸附剂的多次再生实验  63-64
    5.2.3 再生尾气的检测结果  64-66
    5.2.4 比表面积和孔径分析  66-67
    5.2.5 红外光谱分析  67-70
    5.2.6 X射线衍射(XRD)分析  70-71
    5.2.7 TG/DTG热分析  71-72
    5.2.8 扫描电镜(SEM)与能谱分析  72-75
    5.2.9 紫外-可见光光谱分析  75
  5.3 海泡石对有机物吸附机理探讨  75-77
    5.3.1 表面吸附  75-76
    5.3.2 孔道吸附  76-77
    5.3.3 静电吸附  77
  5.4 本章小结  77-78
第六章吸附-高温气流催化氧化再生法处理墨汁墨水生产废水  78-81
  6.1 实验部分  78-79
    6.1.1 实验仪器和装置  78
    6.1.2 实验材料与药品  78
    6.1.3 实验方法与步骤  78
    6.1.4 数据分析与处理  78-79
  6.2 结果与讨论  79-80
  6.3 本章小结  80-81
第七章结论和展望  81-82
  7.1 结论  81
  7.2 今后的工作  81-82
参考文献  82-89
致谢  89-91

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