油菜秸稈/水滑石復合材料的制備及其吸附性能的研究

【摘要】：磷是導致水體富營養(yǎng)化的主要污染因子,目前我們國家水體富營養(yǎng)化形勢嚴峻,基于生物質資源的復合材料的現(xiàn)狀,采用生物質能材料與黏土礦物復合的方法來去除水體中磷和腐殖酸。本論文選用Mg/Al水滑石和油菜秸稈為原料,采用溶液插層復合法制備油菜秸稈/水滑石復合材料。采用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、紅外光譜(FTIR)和比表面積(BET)等表征手段分析了復合材料的形貌及結構特征。研究了復合方式、煅燒溫度、油菜秸稈與水滑石的質量比等因素對復合材料吸附性能的影響。通過改變吸附溫度、投加量、溶液初始濃度等參數(shù)探究了復合材料的最佳吸附條件,并通過復合材料去除磷和腐殖酸的吸附動力學和吸附熱力學研究,揭示了復合材料對磷和腐殖酸等陰離子型污染物的吸附機理。同時,我們對復合材料的環(huán)境友好性和可重復利用性能進行了研究。本論文的主要研究內容如下:(1)形貌及結構分析:水滑石和油菜秸稈材料經(jīng)過復合后,其復合材料的平均孔徑(1937.16 nm)大于水滑石的平均孔徑(432.56 nm),形成多孔的插層型復合材料,且形成的插層型結構提高了復合材料對磷和腐殖酸的吸附性能。(2)吸附性能研究:通過對不同方法制備的材料之間除磷效果的對比,如煅燒與未煅燒復合材料、物理混合與復合材料、不同質量比材料等,發(fā)現(xiàn)油菜秸稈與煅燒后的水滑石按照1/1的質量制備的復合材料其吸附性能要優(yōu)于其他方法制備的復合材料,且吸附效果穩(wěn)定良好,吸附腐殖酸選擇0.6/1的質量比。油菜秸稈/水滑石復合材料的最佳吸附條件為復合材料的除磷投加量為0.6 g/L,除腐殖酸的投加量為0.7 g/L,吸附溫度為20℃,磷的溶液初始濃度為5 mg/L,腐殖酸的溶液初始濃度為10 mg/L,共存離子對吸附效果有一定的影響,磷的去除率達到94%以上,腐殖酸的去除率達到77%以上。(3)吸附機理研究:復合材料對磷和混合溶液的吸附均符合準二級動力學模型和Langnmir等溫線模型,且腐殖酸的存在降低了復合材料吸附磷的吸附效果。(4)環(huán)境友好性和可重復利用性能研究:通過測定了復合材料在水溶液中的溶出量,為復合材料作為新型陰離子吸附劑所具備的環(huán)境友好性能提供了依據(jù),通過回用復合材料用于吸附實驗,探究了材料的重復利用效果。 【關鍵詞】：水滑石 油菜秸稈 復合材料 除磷 除腐殖酸
【學位授予單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB33;X52
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-32
• 1.1 前言12
• 1.2 國內外含磷污水處理的研究進展12-17
• 1.2.1 水體中磷的作用12-13
• 1.2.2 含磷污水處理方法13-17
• 1.3 腐殖酸在水體中的作用和研究進展17-19
• 1.3.1 水體中腐殖酸的作用17-18
• 1.3.2 腐殖酸處理方法18-19
• 1.4 聚合物/水滑石復合材料研究進展19-26
• 1.4.1 水滑石的結構與性能19-22
• 1.4.2 油菜秸稈在吸附材料中的應用22-25
• 1.4.3 聚合物/水滑石復合材料的研究現(xiàn)狀25-26
• 1.5 課題的研究背景及意義26-29
• 1.5.1 選題的依據(jù)及背景26-28
• 1.5.2 選題的意義28-29
• 1.6 課題研究的主要內容及創(chuàng)新點29-32
• 1.6.1 課題研究的內容29-30
• 1.6.2 課題研究的創(chuàng)新點30-32
• 第2章 材料的制備與表征32-42
• 2.1 實驗部分32-33
• 2.1.1 實驗儀器與設備32
• 2.1.2 實驗試劑與藥品32-33
• 2.2 復合材料的制備33-34
• 2.2.1 油菜秸稈的預處理33
• 2.2.2 水滑石的制備33-34
• 2.2.3 油菜秸稈/水滑石復合材料的制備34
• 2.3 材料表征34-35
• 2.3.1 SEM表征34
• 2.3.2 XRD表征34-35
• 2.3.3 FTIR表征35
• 2.3.4 BET表征35
• 2.4 結果與討論35-41
• 2.4.1 油菜秸稈和水滑石復合后材料的表面形貌35-37
• 2.4.2 不同水滑石和復合材料的晶體結構37-38
• 2.4.3 油菜秸稈、水滑石和不同混合方式材料FTIR38-40
• 2.4.4 油菜秸稈、水滑石和復合材料BET40-41
• 2.5 本章小結41-42
• 第3章 復合材料去除磷的研究42-54
• 3.1 實驗部分42-44
• 3.1.1 實驗儀器與設備42-43
• 3.1.2 實驗藥品與試劑43
• 3.1.3 實驗方法43-44
• 3.2 結果與討論44-52
• 3.2.1 磷標準曲線的繪制44
• 3.2.2 復合材料性能對吸附磷的探究44-48
• 3.2.3 復合材料對吸附磷的條件探索48-52
• 3.3 本章小結52-54
• 第4章 復合材料去除腐殖酸的研究54-66
• 4.1 實驗部分54-56
• 4.1.1 實驗儀器與設備54-55
• 4.1.2 實驗藥品與試劑55
• 4.1.3 實驗方法55-56
• 4.2 結果與討論56-63
• 4.2.1 腐殖酸標準曲線的繪制56
• 4.2.2 復合材料性能對吸附腐殖酸的探究56-60
• 4.2.3 復合材料對吸附腐殖酸的條件探索60-63
• 4.3 本章小結63-66
• 第5章 復合材料對磷和腐殖酸吸附行為及機理的探究66-76
• 5.1 試驗部分66-67
• 5.1.1 實驗儀器與設備66
• 5.1.2 實驗藥品與試劑66-67
• 5.1.3 實驗方法67
• 5.2 結果與討論67-74
• 5.2.1 熱力學研究67-69
• 5.2.2 吸附動力學69-74
• 5.4 本章小結74-76
• 第6章 復合材料的環(huán)境友好性和可重復利用性能研究76-84
• 6.1 復合材料的環(huán)境友好性能測定76-78
• 6.1.1 實驗儀器與設備76
• 6.1.2 實驗試劑與藥品76-77
• 6.1.3 實驗方法77-78
• 6.2 實驗結果與討論78-80
• 6.2.1 復合材料對水中總硬度的影響78-79
• 6.2.2 復合材料中Al的溶出量分析79-80
• 6.3 可重復利用性能測定80-82
• 6.3.1 實驗方法80-81
• 6.3.2 實驗結果與討論81-82
• 6.4 本章小結82-84
• 第7章 總結與展望84-86
• 7.1 總結84-85
• 7.2 展望85-86
• 參考文獻86-96
• 攻讀碩士期間已發(fā)表的論文96-98
• 致謝98

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