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粉煤灰吸附—再生处理PNP和MB废水的特性研究

作　者: 白玉洁
导　师: 张爱丽
学　校: 大连理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 粉煤灰吸附再生 Fenton
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

吸附法是处理含有毒和难降解污染物废水的重要方法。粉煤灰是工业废弃物,由于含有一些活性基团和多孔结构,使其具有吸附性能。近年来,粉煤灰作为吸附剂的高附加值利用日益受到重视。但由于粉煤灰表面结构致密,使其直接用于吸附效率低。此外,吸附剂吸附有毒有害物质后,需要正确的处理和处置,以避免二次污染以及较大的经济成本。因此,对吸附剂再生的研究已经成为研究者关注的热点。本文首先制备了具有较高吸附活性的酸改性粉煤灰,以水洗粉煤灰(FA)为原料,在最佳改性条件：改性酸浓度为0.5 mol/L、改性时间为60 min、灰酸比为1：5(g：mL)和搅拌速度为150 r/min下制备得到酸改性粉煤灰(MFA)。通过扫描电镜、BET以及XRF等表征方法对FA和MFA的表面形貌和理化性质进行了考察。以FA和MFA为吸附剂,处理对硝基酚(PNP)和亚甲基蓝(MB)废水,对其吸附动力学、吸附热力学以及吸附过程影响因素进行了考察。研究结果表明：FA和MFA对PNP和MB的吸附速率方程均更符合二级吸附速率模型；FA和MFA吸附等温方程均更符合Langmuir等温模型；FA和MFA对PNP的单分子层饱和吸附量分别为0.98 mg/g和1.09 mg/g,对MB的单分子层饱和吸附量分别为6.97 mg/g和7.10 mg/g。MFA吸附能力优于FA。FA和MFA对PNP的吸附量随pH的提高而减小,对MB的吸附量随pH的提高而增大,静电作用对吸附量的增减起主要作用。最佳吸附温度和搅拌速度均为10℃和150 r/min。对于吸附PNP平衡的FA和MFA(记作FA-P和MFA-P)采用Fenton氧化再生法进行再生。当H202投加量为9.80 mmol/L, Fe2+投加量为2.88 mmol/L, pH为3时再生60 min, FA-P和MFA-P的再生率分别可达106%和97%。连续27次循环吸附-再生过程中,再生率随再生次数增加而下降。循环再生时,使用新再生液的FA再生效果优于MFA,并优于使用循环再生液的FA。对于吸附MB平衡的FA和MFA(记作FA-M和MFA-M),当采用Fenton氧化再生法,再生条件：H2O2和Fe2+投加量分别为78.40 mmol/L和0.72 mmol/L、pH 3时,FA和MFA的Fenton氧化法再生率分别为61.2%和54.6%；当采用热再生法,热再生条件为400℃、2h时,FA和MFA的热再生率分别为101.8%和82%。连续3次的热再生,随再生次数增加,FA再生率增加,分别为101.8%、104.1%和107%,MFA再生率减小,分别为82%、75%和73.9%。FA再生率优于MFA,热再生优于Fenton氧化再生。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
引言  10-11
1 绪论  11-27
  1.1 粉煤灰的产生、性质及其资源化利用  11-15
    1.1.1 粉煤灰的产生  11
    1.1.2 粉煤灰的性质  11-13
    1.1.3 粉煤灰的资源化利用  13-15
    1.1.4 粉煤灰的改性  15
  1.2 粉煤灰吸附剂的研究进展  15-19
    1.2.1 粉煤灰吸附处理生活污水  15-16
    1.2.2 粉煤灰吸附处理染料废水  16-17
    1.2.3 粉煤灰吸附处理含酚废水  17
    1.2.4 粉煤灰吸附处理含金属离子废水  17-18
    1.2.5 粉煤灰吸附处理采油废水  18-19
  1.3 再生技术研究进展  19-23
    1.3.1 热再生法  19
    1.3.2 化学氧化再生法  19-22
    1.3.3 生物再生法  22
    1.3.4 溶剂再生法  22-23
    1.3.5 微波辐照再生法  23
  1.4 硝基酚和染料废水的特点及常用处理方法  23-25
  1.5 课题的研究目的、内容  25-27
    1.5.1 研究目的  25
    1.5.2 研究内容  25-26
    1.5.3 技术路线  26-27
2 实验材料及分析方法  27-32
  2.1 粉煤灰来源  27
  2.2 仪器与试剂  27-28
  2.3 实验方法  28-29
    2.3.1 酸改性实验  28
    2.3.2 吸附实验  28
    2.3.3 再生实验  28-29
  2.4 分析方法  29-32
    2.4.1 对硝基酚浓度测定方法  29-30
    2.4.2 亚甲基蓝浓度测定方法  30
    2.4.3 总Fe浓度测定方法  30
    2.4.4 粉煤灰的粒度的测定  30-31
    2.4.5 粉煤灰的表观形貌的测定  31
    2.4.6 粉煤灰的比表面积的测定  31
    2.4.7 粉煤灰的化学组成的测定  31
    2.4.8 参数计算  31-32
3 酸改性粉煤灰的制备及影响因素  32-37
  3.1 改性酸浓度的影响  32
  3.2 酸改性时间的影响  32-33
  3.3 灰酸比的影响  33-34
  3.4 焙烧温度的影响  34
  3.5 搅拌速度的影响  34-36
  3.6 本章小结  36-37
4 粉煤灰表观形貌和物理化学性能表征  37-40
  4.1 酸改性前后粉煤灰的化学组成  37
  4.2 酸改性前后粉煤灰的表观形貌  37-38
  4.3 酸改性前后粉煤灰的氮吸附性能  38-39
  4.4 酸改性前后粉煤灰的粒径分布  39
  4.5 本章小结  39-40
5 酸改性前后粉煤灰的吸附性能  40-51
  5.1 酸改性前后粉煤灰对PNP的吸附性能对比  40-45
    5.1.1 吸附速率  40-41
    5.1.2 吸附热力学  41-42
    5.1.3 pH对吸附的影响  42-43
    5.1.4 温度对吸附的影响  43-44
    5.1.5 搅拌速度对吸附的影响  44-45
  5.2 酸改性前后粉煤灰对MB的吸附性能对比  45-50
    5.2.1 吸附速率  45-46
    5.2.2 吸附热力学  46-47
    5.2.3 pH对吸附的影响  47-48
    5.2.4 温度对吸附的影响  48
    5.2.5 搅拌速度对吸附的影响  48-50
  5.3 本章小结  50-51
6 吸附后粉煤灰的Fenton和热再生性能的研究  51-62
  6.1 FA-P和MFA-P的Fenton再生性能  51-57
    6.1.1 H_2O_2投加量的影响  51-52
    6.1.2 Fe~(2+)投加量的影响  52-53
    6.1.3 再生时间的影响  53-54
    6.1.4 pH值的影响  54-55
    6.1.5 温度的影响  55-56
    6.1.6 重复再生率  56-57
  6.2 FA-M和MFA-M的Fenton再生性能  57-59
  6.3 FA-M和MFA-M的热再生性能  59-61
  6.4 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-69
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  69-70
致谢  70-71

粉煤灰吸附—再生处理PNP和MB废水的特性研究

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