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壳聚糖/活性碳纤维/TiO_2复合膜去除水中2，4-二氯苯酚

作　者: 张鹏辉
导　师: 柳丽芬
学　校: 大连理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 2，4-二氯苯酚 CS/ACF复合膜 CS/ACF/TiO2复合膜吸附再生
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着工业的不断发展,氯酚类及其衍生物成为水体中重要的污染物之一,目前处理含氯酚废水已成为水处理的一大难题。膜分离技术在处理含氯酚废水方面有着潜在的应用,但传统的依靠膜孔径大小分离污染物的技术在去除较低浓度的酚类污染物时收效甚微。本文针对低浓度氯酚类污染物的去除问题,研究开发了同时具有过滤、吸附和催化功能的复合膜。本文以廉价的涤纶布为基膜,具有高度亲水性的天然聚合物--壳聚糖（Chitosan,CS）为母体聚合物,以活性碳纤维（Activated Carbon Fiber,ACF）作为吸附剂,采用相转化法和浸渍涂敷法制备CS/ACF复合膜。考察不同技术参数对CS/ACF复合膜去除2,4-二氯苯酚的性能影响,通过吸附等温式,吸附动力学和热力学分析来讨论CS/ACF复合膜吸附2,4-二氯苯酚的机理,并通过Fenton试剂再生,使复合膜可以循环使用。实验结果表明:CS/ACF复合膜能很好的去除水中的2,4-DCP,去除性能受到溶液pH值,2,4-DCP的初始浓度,反应温度等实验条件的影响,且低的pH值,低的污染物初始浓度和低的反应温度有利于CS/ACF复合膜对2,4-DCP的去除。平衡吸附研究表明,Freundlish等温方程和假二级反应模型与实验数据有更好的相关性。在CS/ACF复合膜的基础上,以钛酸四正丁酯为前驱体制备TiO₂溶胶,采用二次浸渍涂敷的方法制备CS/ACF/TiO₂复合膜。通过红外光谱和扫描电镜表征分析复合膜的结构和表面形态,静态和动态吸附实验考察CS/ACF/TiO₂复合膜去除2,4-二氯苯酚的性能。吸附饱和的复合膜通过紫外光催化氧化技术再生,包括原位再生和非原位再生两种方式。实验结果表明:CS/ACF/TiO₂复合膜对水中的2,4-二氯苯酚具有很好的去除性能。在静态试验中,低的污染物初始浓度有利于复合膜对污染物的去除,且平衡吸附量随着初始浓度和平衡浓度的升高而升高。在动态试验中,低的污染物初始浓度和低流速有利于2,4-DCP的去除。饱和复合膜再生时,紫外光催化氧化技术可以很好的降解复合膜上吸附饱和的污染物使复合膜再生,且非原位再生方式稍微优于原位再生方式。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
引言  10-11
1 文献综述  11-25
  1.1 氯酚类污染物的性质  11-14
    1.1.1 环境中氯酚类污染物质的来源  11-12
    1.1.2 氯酚类污染物的毒害性质  12-14
  1.2 氯酚类污染物的处理技术  14-17
    1.2.1 常见处理技术  14
    1.2.2 生物处理法  14-15
    1.2.3 化学还原及高级氧化技术  15-17
  1.3 壳聚糖及壳聚糖膜的研究进展  17-20
    1.3.1 壳聚糖的性质  17-18
    1.3.2 壳聚糖作为吸附剂的研究进展  18-19
    1.3.3 壳聚糖膜的研究进展  19-20
  1.4 活性碳纤维的性质及应用  20-22
    1.4.1 活性碳纤维的性质  20-21
    1.4.2 活性碳纤维的应用  21-22
  1.5 二氧化钛光催化机理及应用  22-24
    1.5.1 二氧化钛的光催化机理  22-23
    1.5.2 二氧化钛的应用  23-24
  1.6 课题研究的目的与意义  24-25
2 实验内容及方法  25-31
  2.1 实验药品及设备  25-26
    2.1.1 实验药品  25
    2.1.2 实验仪器  25
    2.1.3 基膜材料  25-26
  2.2 复合膜制备方法  26-28
    2.2.1 制备原理  26
    2.2.2 制备方法  26-28
  2.3 复合膜评价及分析方法  28
    2.3.1 纯水通量  28
    2.3.2 傅里叶红外光谱  28
    2.3.3 复合膜表面形态研究(SEM)  28
  2.4 复合膜去除水中2,4-二氯苯酚性能研究实验设计  28-29
    2.4.1 吸附试验设计  28-29
    2.4.2 再生实验设计  29
  2.5 数据分析方法及标准曲线的绘制  29-31
3 CS/ACF复合膜去除水中2,4-二氯苯酚的研究  31-45
  3.1 CS/ACF复合膜的制备  31
  3.2 CS/ACF复合膜的评价及分析  31-33
    3.2.1 外光谱分析  31-32
    3.2.2 复合膜的表面形态分析  32-33
  3.3 不同实验参数对CS/ACF复合膜吸附效果的影响  33-37
    3.3.1 铸膜液中ACF的量对CS/ACF复合膜吸附效果的影响  34
    3.3.2 污染物初始浓度的影响  34-35
    3.3.3 溶液pH值的影响  35-36
    3.3.4 温度的影响  36-37
    3.3.5 NaCl浓度的影响  37
  3.4 CS/ACF复合膜吸附水中2,4-二氯苯酚机理的研究  37-42
    3.4.1 吸附动力学  37-39
    3.4.2 吸附等温式  39-41
    3.4.3 热力学分析  41-42
  3.5 CS/ACF复合膜再生与再吸附  42-43
  3.6 本章小结  43-45
4 CS/ACF/TiO_2复合膜去除水中2,4-二氯苯酚的研究  45-59
  4.1 CS/ACF/TiO_2复合膜制备  45
  4.2 CS/ACF/TiO_2复合膜的评价及分析  45-48
    4.2.1 复合膜的质量分析  45
    4.2.2 红外光谱表征及分析  45-46
    4.2.3 复合膜表面形态分析(SEM)  46-47
    4.2.4 复合膜的纯水通量  47-48
  4.3 CS/ACF/TiO_2复合膜对氯酚静态吸附  48-52
    4.3.1 不同复合膜对水中2,4-二氯苯酚去除率的比较  48-49
    4.3.2 污染物初始浓度对吸附效果的影响  49-50
    4.3.3 污染物浓度与膜吸附量的关系  50-52
  4.4 CS/ACF/TiO_2复合膜对氯酚动态吸附  52-55
    4.4.1 污染物初始浓度对吸附效果的影响  52-53
    4.4.2 不同过滤速度对吸附效果的影响  53-55
  4.5 CS/ACF/TiO_2复合膜紫外再生  55-57
    4.5.1 非原位再生与原位再生效果比较  55-56
    4.5.2 不同再生方式效果比较  56-57
  4.6 本章小结  57-59
结论  59-61
参考文献  61-65
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  65-66
致谢  66-67

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