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微珠粉煤灰改性及其吸附/催化性能研究

作　者: 郭海康
导　师: 付峰
学　校: 延安大学
专　业: 化学工艺
关键词: 粉煤灰吸附光催化有机微污染物
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

摘要：我国每年有近亿吨粉煤灰排放，大量粉煤灰的堆放，不仅占用土地，而且对环境造成了的危害。对粉煤灰进行改性处理，利用改性粉煤灰的吸附性能，用以处理废水，以废治废，且处理费用低，原料获取方便。但是粉煤灰因地方差异，其成分波动较大、性质变化明显，因此对地方特有的粉煤灰进行改性研究就显得特别有意义了。本研究针对陕北电厂粉煤灰的特性，对粉煤灰进行改性活化，并用于不同模拟废水的吸附及催化降解试验，考察了粉煤灰的吸附/催化性能，取得了一些有价值的研究结果：1．以微珠粉煤灰为原料，氢氧化钠为改性剂，采用水热法合成了粉煤灰基吸附剂，确定了改性剂的最佳用量，比较了改性前后粉煤灰对亚甲基蓝和酸性品红的吸附效果，并考察了吸附剂用量、pH值、反应时间、初始浓度等因素对改性粉煤灰吸附污染物能力的影响。研究结果表明：固液比一定，氢氧化钠浓度为6mol/L时，改性的粉煤灰表面积最大，对亚甲基蓝和酸性品红的吸附效果均最好；改性后的粉煤灰相对原粉煤灰比表面积大幅度增大，吸附能力显著提高；脱色率均随粉煤灰用量和作用时间增加而增加，亚甲基蓝脱色率随pH值的变化较大，而酸性品红脱色率相对变化较小，但随pH值升高而降低；吸附量都随温度和初始浓度升高而增大。粉煤灰吸附能力与其比表面积及吸附质所带的电荷、分子结构密切相关。2．以水热法合成的最优粉煤灰基吸附剂为原料，利用十六烷基三甲基溴化铵对其进行阳离子表面活性剂插层改性，测试改性剂用量对吸附亚甲基蓝和刚果红的影响，分别确定了改性剂的最佳用量，并分别考察了不同影响因素对有改性活性粉煤灰吸附污染物能力的影响。研究结果表明：有机改性活性粉煤灰后仍然保持较高的吸附能力；固液比一定，改性剂质量浓度为1.0g/L和1.5g/L时，分别对亚甲基蓝和刚果红的吸附效果最好；脱色率均随粉煤灰用量和作用时间增加而增加，pH值仍对亚甲基蓝的影响较大，而刚果红脱色率影响非常小，但随pH值升高而降低；温度和初始浓度对吸附量仍有一定的影响，都随初始浓度增大而增大，随温度的升高对刚果红的吸附量升高，而对亚甲基蓝的吸附量反之降低。3．以粉煤灰微珠为载体，利用室温液相法合成Cu2O/微珠粉煤灰复合光催化剂，通过对刚果红溶液的降解测定出最佳样品，从而确定了最佳负载量，比较了复合光催化剂与纯氧化亚铜的降解效果，考察了不同影响因素对复合光催化剂降解刚果红能力的影响。研究结果表明：当Cu2O的理论负载量为50%时，复合光催化剂的光催化活性的最好，此时，复合光催化剂较纯氧化亚铜的降解能力强；当刚果红溶液为30mg/L时，复合光催化剂的利用率最高。在800W氙灯的照射下，反应80min、复合催化剂的用量为1.5g/L时，就可使降解率达到97.62%。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-22
  1.1 引言  11-12
  1.2 粉煤灰的基本性质  12-13
    1.2.1 粉煤灰的矿物组分  12
    1.2.2 粉煤灰的化学组成  12
    1.2.3 粉煤灰的物理性质  12-13
    1.2.4 粉煤灰的物化活性  13
  1.3 粉煤灰的改性方法  13-15
    1.3.1 酸改性  13-14
    1.3.2 碱改性  14
    1.3.3 表面活性剂改性  14-15
    1.3.4 阳离子改性  15
  1.4 有机废水的特点及危害  15-16
    1.4.1 有机废水的特点  15-16
    1.4.2 有机废水的危害  16
  1.5 有机废水的处理方法  16-21
    1.5.1 物理法  16-17
    1.5.2 化学法  17-19
    1.5.3 物化法  19-20
    1.5.4 生物法  20-21
  1.6 课题研究的目的与内容  21-22
第2章微珠粉煤灰的无机改性及其吸附性能研究  22-38
  2.1 引言  22
  2.2 实验部分  22-26
    2.2.1 实验材料（试剂）与仪器  22-23
    2.2.2 实验方案和内容  23-26
  2.3 实验结果与讨论  26-37
    2.3.1 粉煤灰样品的 XRD 分析  26
    2.3.2 粉煤灰样品的 SEM 分析  26-28
    2.3.3 粉煤灰样品的比表面积及表面吸附特性  28
    2.3.4 氢氧化钠改性微珠粉煤灰条件的确定  28-30
    2.3.5 无机改性粉煤灰对有机污染物的吸附  30-34
    2.3.6 无极改性粉煤灰吸附有机污染物的正交试验设计  34-36
    2.3.7 再生无机改性粉煤灰的吸附性能  36-37
  2.4 本章小结  37-38
第3章活性粉煤灰的有机改性及其吸附性能的研究  38-50
  3.1 引言  38
  3.2 实验部分  38-40
    3.2.1 实验材料（试剂）与仪器  38-39
    3.2.2 实验方案和内容  39-40
  3.3 实验结果与讨论  40-48
    3.3.1 十六烷基三甲基溴化铵( CTMBA)改性粉煤灰条件的确定  40-41
    3.3.2 有机改性粉煤灰对有机污染物的吸附  41-46
    3.3.3 有机改性粉煤灰吸附有机污染物的正交试验设计  46-48
    3.3.4 有机再生改性粉煤灰的吸附性能  48
  3.4 本章小结  48-50
第4章 Cu_2O/微珠粉煤灰的制备及其光催化性能的研究  50-60
  4.1 引言  50
  4.2 实验部分  50-52
    4.2.1 实验材料（试剂）与仪器  50-51
    4.2.2 实验方案和内容  51-52
  4.3 实验结果与讨论  52-59
    4.3.1 样品的 SEM 分析  52
    4.3.2 样品的 XRD 分析  52-53
    4.3.3 样品的固体紫外可见光吸收光谱(UV-Vis)分析  53
    4.3.4 抗坏血酸和 NaOH 用量对氧化亚铜催化性能的影响  53-54
    4.3.5 Cu_2O 负载量对催化剂光催化活性的影响  54-55
    4.3.6 Cu_2O/微珠粉煤灰光催化剂对有机污染物的降解  55-58
    4.3.7 再生催化剂重复使用对光催化降解率的影响  58-59
  4.4 本章小结  59-60
第5章总结与展望  60-62
  5.1 总结  60-61
  5.2 展望  61-62
参考文献  62-69
致谢  69-70
攻读学位期间研究成果  70

微珠粉煤灰改性及其吸附/催化性能研究

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