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壳聚糖包覆粉煤灰对工业废水的处理

作 者: 张蔚瑾
导 师: 毕韶丹
学 校: 沈阳理工大学
专 业: 环境工程
关键词: CWF CWMF 脱色率 染料废水
分类号: X703
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


本论文以粉煤灰、壳聚糖为原料制备出壳聚糖包覆粉煤灰(Chitosan Wrapping Fly-ash缩写为CWF)及壳聚糖包覆改性粉煤灰(Chitosan Wrapping Modified Fly-ash缩写为CWMF)吸附剂。以活性、酸性和直接染料模拟废水为处理对象,以脱色率为主要评价指标,结合对COD去除率的检测,考察在常温条件下pH值、吸附剂投加量、振荡时间、染料种类等因素对吸附效果的影响。通过试验分析研究表明:(1)对粉煤灰进行酸、碱、焙烧改性,以Ca(OH)2改性法效果最佳,使用FTIR对其进行表征可见Al2O3、SiO2的活性被激发,且高温活化减少了水膜对污染物质的吸附阻力,活性提高。(2)通过壳聚糖及粉煤灰单独处理染料废水的结果可知,壳聚糖因其水溶性差且吸附速度慢而受到应用限制,粉煤灰则因投加量大而不被广泛推行,而研究壳聚糖与粉煤灰的复合物处理染料废水更具有发展前景。(3)通过优化条件,制得壳聚糖与粉煤灰复合比为1:20的吸附剂,将其应用于活性、直接和酸性染料模拟废水都获得了较高脱色率和COD去除率,在pH=4的条件下,其对大多数染料的处理效果较好,对直接染料的脱色率可达99%以上,对活性染料最佳也可达95%以上,对酸性染料普遍脱色率没有前两种好,但对酸性橙也可达99%。COD去除率基本相当,对活性染料的处理率均达到90%以上,酸性和直接染料也可达80%以上。(4)通过进一步研究制备出处理效果更为理想的CWMF吸附剂,以活性染料为研究对象,通过实验证明其无论是在脱色率还是COD的去除方面都有了进一步提高,对活性艳兰的试验中CWMF的用量仅为CWF的1/4,脱色率却由96.8%升至98.1%,COD去除率也由原先的92.3%提高至95.4%。通过SEM及FTIR可看出其结构中包覆了更多的粉煤灰且表面更加的凹凸不平,参与反应的基团与CWF相同是-OH、-NH2。由此可看出CWMF的研究为印染废水处理提供了更有利的数据支持及思路创新。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-13
第1章 绪论  13-30
  1.1 前言  13-14
  1.2 染料废水的污染及处理现状  14-16
    1.2.1 吸附法  14-15
    1.2.2 化学氧化法  15
    1.2.3 生化处理  15-16
    1.2.4 离子交换法  16
  1.3 壳聚糖的结构性质和研究现状  16-21
    1.3.1 壳聚糖的结构  16
    1.3.2 壳聚糖的性质  16-17
    1.3.3 壳聚糖重要性能指标  17
    1.3.4 壳聚糖处理印染废水的作用机理  17-18
    1.3.5 壳聚糖型水处理剂对印染废水的处理现状  18-20
    1.3.6 壳聚糖应用于印染废水脱色的不足  20-21
  1.4 粉煤灰的结构、性质和研究现状  21-25
    1.4.1 粉煤灰的组成和结构特点  21
    1.4.2 粉煤灰的危害  21-22
    1.4.3 粉煤灰的活化  22-24
    1.4.4 粉煤灰处理印染废水的作用机理  24
    1.4.5 壳聚糖包覆粉煤灰的研究进展  24
    1.4.6 壳聚糖包覆粉煤灰用于印染废水脱色的可行性分析  24-25
  1.5 吸附理论  25-29
    1.5.1 吸附类型  25-26
    1.5.2 吸附热力学  26-27
    1.5.3 吸附动力学  27-29
  1.6 研究目标  29
  1.7 研究内容  29
  1.8 本课题的特点与创新之处  29-30
第2章 壳聚糖处理活性染料废水  30-39
  2.1 前言  30
  2.2 药剂和仪器  30-31
    2.2.1 实验药剂  30
    2.2.2 仪器和设备  30-31
  2.3 实验方法  31-34
    2.3.1 染料模拟废水最大吸收波长的测定  31-32
    2.3.2 染料模拟废水标准曲线绘制方法  32
    2.3.3 染料废水的脱色实验  32-33
    2.3.4 吸附量的测定  33
    2.3.5 壳聚糖对活性染料的静态吸附  33-34
    2.3.6 COD 的测定方法  34
  2.4 结果与讨论  34-37
    2.4.1 壳聚糖处理活性染料废水  34-37
    2.4.2 壳聚糖对活性染料废水处理效果比较  37
  2.5 本章小结  37-39
第3章 粉煤灰吸附性能的研究  39-51
  3.1 前言  39
  3.2 实验  39-42
    3.2.1 实验药品与仪器  39-40
    3.2.2 改性粉煤灰的制备  40-41
      3.2.2.1 酸改性粉煤灰制备方法  40
      3.2.2.2 碱改性粉煤灰制备方法  40-41
    3.2.3 样品表征  41
    3.2.4 粉煤灰的静态吸附  41-42
    3.2.5 COD 测定方法  42
  3.3 结果与讨论  42-50
    3.3.1 吸附剂的表征  42-44
    3.3.2 粉煤灰处理活性艳兰染料废水  44-46
    3.3.3 脱色机理讨论  46-49
    3.3.4 粉煤灰对活性染料废水处理效果比较  49-50
  3.4 本章小结  50-51
第4章 壳聚糖包覆粉煤灰处理活性染料废水  51-72
  4.1 前言  51
  4.2 实验  51-54
    4.2.1 实验药品与仪器  51-52
    4.2.2 壳聚糖包覆粉煤灰制备条件  52
    4.2.3 样品表征  52
    4.2.4 CWF 对活性艳兰的静态吸附  52-53
    4.2.5 CWF 的正交试验  53
    4.2.6 COD 测定方法  53
    4.2.7 吸附热力学实验  53
    4.2.8 吸附动力学实验  53
    4.2.9 洗脱再利用实验  53-54
  4.3 结果与讨论  54-71
    4.3.1 吸附剂表征  54-56
    4.3.2 CWF 的制备条件  56-58
    4.3.3 CWF 处理活性艳兰染料废水  58-61
    4.3.4 CWF 对三种活性染料的正交试验  61-62
    4.3.5 CWF 对活性染料废水处理效果比较  62
    4.3.6 吸附热力学研究  62-67
    4.3.7 吸附动力学研究  67-70
    4.3.8 CWF 的洗脱再利用  70-71
  4.4 本章小结  71-72
第5章 壳聚糖包覆粉煤灰处理酸性及中性染料废水  72-82
  5.1 前言  72
  5.2 实验  72-75
    5.2.1 实验药品与仪器  72
    5.2.2 染料模拟废水最大吸收波长的测定  72-73
    5.2.3 染料模拟废水标准曲线绘制方法  73
    5.2.4 CWF 对三种酸性染料的静态吸附  73-74
    5.2.5 CWF 对三种直接染料的静态吸附  74
    5.2.6 COD 测定方法  74-75
  5.3 结果与讨论  75-80
    5.3.1 CWF 处理三种酸性染料废水  75-77
    5.3.2 CWF 处理三种直接染料废水  77-80
    5.3.3 CWF 对酸性及直接染料废水的处理效果比较  80
  5.4 本章小结  80-82
第6章 壳聚糖包覆改性粉煤灰处理染料废水  82-95
  6.1 前言  82
  6.2 实验  82-84
    6.2.1 实验药品与仪器  82-83
    6.2.2 CWMF 的制备条件  83
    6.2.3 样品表征  83
    6.2.4 CWMF 对活性染料的静态吸附  83-84
    6.2.5 COD 测定方法  84
    6.2.6 洗脱再利用实验  84
  6.3 结果与讨论  84-94
    6.3.1 吸附剂表征  84-87
    6.3.2 CWMF 的制备条件  87-89
    6.3.3 CWMF 处理活性染料废水  89-93
    6.3.4 CWMF 对活性染料废水处理效果比较  93
    6.3.5 CWMF 的洗脱再利用实验  93-94
  6.4 本章小结  94-95
结论  95-97
参考文献  97-103
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果  103-104
致谢  104-105

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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