学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

小麦秸秆吸附剂的制备及其对溶液中铜离子的吸附性能研究

作　者: 蒲丽君
导　师: 张继义
学　校: 兰州理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 小麦秸秆生物碳质吸附剂铜静态吸附动态吸附动力学
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 255次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在综合国内外大量相关文献的基础上,本论文选用农作物秸秆中的小麦秸秆为原料,对其进行物理改性,分别制备原状吸附剂和生物碳质吸附剂,并通过对水溶液中铜离子吸附性能的研究,考察了两类吸附剂的吸附性能。通过实验室静态与动态实验,检测了多种外源因素对Cu²⁺吸附效果的影响,并研究了两类吸附剂吸附该金属的吸附平衡和吸附动力学,同时对吸附剂的再生技术进行了研究,为秸秆等生物质规模化应用于废水治理提供科学依据。主要研究内容和结果如下:利用原状小麦秸秆对溶液中铜离子进行静态吸附研究。采用平衡吸附法研究了秸秆投加量、溶液pH和反应时间对小麦秸秆吸附水溶液中Cu²⁺的影响。结果表明,pH显著影响小麦秸秆对Cu²⁺的吸附;其动力学行为很好的符合Lagergren准二级反应动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,在30℃时秸秆对Cu²⁺的饱和吸附量qm为24.6mg·g^-1;分离因子RL值在0¹之间,为有利吸附;用0.2mol·L^-1的HCl对吸附饱和的秸秆解吸效果良好,解吸率>90%,且再生后秸秆的吸附效果与新鲜秸秆差不多。利用原状小麦秸秆对溶液中铜离子进行动态吸附研究。通过动态吸附试验、动态解吸试验和再生后吸附试验方法研究了小麦秸秆对铜离子的动态吸附与解吸特性。结果表明,溶液流速、Cu²⁺的初始浓度、pH等因素对动态吸附有很大的影响。增大流速,穿透体积减小,穿透时间提前,秸秆的平衡吸附量降低,秸秆对Cu²⁺的去除率下降;在同一流速下,增大Cu²⁺溶液初始浓度,秸秆的平衡吸附量增大,秸秆对Cu²⁺的去除率下降;增大溶液pH,秸秆的平衡吸附量和对Cu²⁺的去除率均增大。理想条件:流速为4.395ml·min^-1、Cu²⁺的初始浓度为43.2mg·L^-1、pH为5.0,秸秆对Cu²⁺的动态吸附量为1.54mg·g^-1。用0.5mol·L^-1的HCl溶液能有效地洗脱小麦秸秆表面吸附的Cu²⁺。以小麦秸秆为生物质材料,通过中低温区间限氧升温熔融碳化方法制备生物碳质吸附剂,并以铜离子为例,研究吸附剂对废水中重金属的吸附性能。结果表明:在中低温区间制备的吸附剂产率高、能耗小、吸附速率快、达到平衡时间短,最慢的（P200）需要3h达到吸附平衡,最快的（P500）仅需0.5h就达到吸附平衡。30℃时吸附剂P500对铜离子的饱和吸附量为11.19mg·g^-1。吸附动力学过程符合Lagergren准二级反应动力学模型,吸附等温线符合Langmuir方程,分离因子R_L值在0～1之间,为有利吸附。SEM分析显示,随着碳化温度的升高,秸秆的微孔变形程度加剧,增大了表面粗糙程度。

全文目录

摘要  8-10
Abstract  10-12
第1章绪论  12-23
  1.1 农作物秸秆的化学组成  12-13
    1.1.1 秸秆的一般化学成分  12-13
    1.1.2 秸秆中的纤维素类物质的组成  13
  1.2 秸秆主要组成成分的化学性质与作用  13-16
    1.2.1 纤维素  13-14
    1.2.2 半纤维素  14-15
    1.2.3 木质素  15
    1.2.4 其他组分  15-16
  1.3 国内外农作物秸杆的综合利用现状  16-17
  1.4 农作物秸秆的主要用途  17-18
    1.4.1 农作物秸秆用作肥料  17
    1.4.2 农作物秸秆用作饲料  17
    1.4.3 农作物秸秆用作燃料  17-18
    1.4.4 农作物秸秆用作工副业生产原料  18
  1.5 铜污染来源与危害  18-19
    1.5.1 含铜废水来源与铜存在状态  18
    1.5.2 铜的危害  18-19
  1.6 重金属废水的处理方法  19-21
    1.6.1 化学沉淀法  19
    1.6.2 电解法  19-20
    1.6.3 吸附法  20
    1.6.4 膜分离技术  20
    1.6.5 离子交换处理法  20-21
    1.6.6 溶剂萃取分离  21
    1.6.7 生物处理技术  21
  1.7 本课题研究背景  21-22
  1.8 本课题研究内容  22-23
第2章材料与方法  23-28
  2.1 实验材料  23
  2.2 实验仪器和药品  23
    2.2.1 主要仪器  23
    2.2.2 主要药品  23
  2.3 铜的分光光度法测定  23-25
    2.3.1 测定方法  23-24
    2.3.2 实验原理  24
    2.3.3 主要实验试剂  24-25
  2.4 标准曲线的绘制  25-26
  2.5 数据分析  26-28
第3章小麦秸秆对溶液中铜离子的静态吸附研究  28-36
  3.1 前言  28
  3.2 实验部分  28-29
    3.2.1 材料  28
    3.2.2 原状吸附剂的 SEM 与 IR 表征  28-29
    3.2.3 投加量与溶液pH 对原状吸附剂静态吸附 Cu~(2+)的影响  29
    3.2.4 吸附动力学试验  29
    3.2.5 吸附等温线试验  29
    3.2.6 吸附剂的再生试验  29
  3.3 结果与分析  29-35
    3.3.1 小麦秸秆的投加量对吸附的影响  29-30
    3.3.2 溶液pH 对吸附的影响  30-31
    3.3.3 吸附动力学试验  31-33
    3.3.4 吸附等温线  33-34
    3.3.5 吸附剂的再生  34-35
  3.4 结论  35-36
第4章小麦秸秆对铜离子动态吸附与解吸特性的研究  36-44
  4.1 前言  36
  4.2 实验部分  36-37
    4.2.1 材料  36
    4.2.2 数据分析  36
    4.2.3 动态吸附试验  36
    4.2.4 动态解吸试验  36
    4.2.5 再生吸附试验  36-37
  4.3 结果与分析  37-42
    4.3.1 流速对动态吸附的影响  37-38
    4.3.2 溶液初始质量浓度对动态吸附的影响  38-39
    4.3.3 溶液pH 值对动态吸附的影响  39-40
    4.3.4 动态吸附过程中流出液pH 值和电导率的变化  40-41
    4.3.5 动态解吸曲线的测定  41-42
    4.3.6 再生前后吸附结果对比  42
  4.4 结论  42-44
第5章秸秆生物碳质吸附剂的制备及其吸附性能研究  44-51
  5.1 前言  44
  5.2 实验部分  44-45
    5.2.1 生物碳质吸附剂的制备  44
    5.2.2 生物碳质吸附剂一般性质的测定  44-45
    5.2.3 生物碳质吸附剂的吸附性能测定  45
  5.3 结果与分析  45-49
    5.3.1 生物碳质吸附剂的产率  45
    5.3.2 生物碳质吸附剂的颜色  45-46
    5.3.3 生物碳质吸附剂的pH  46
    5.3.4 生物碳质吸附剂的 SEM  46-47
    5.3.5 生物碳质吸附剂的吸附性能  47-49
  5.4 讨论与结论  49-51
结论  51-52
参考文献  52-56
致谢  56-57
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  57

小麦秸秆吸附剂的制备及其对溶液中铜离子的吸附性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文