秸稈全利用陽離子吸附劑的設(shè)計(jì)合成及應(yīng)用

【摘要】：秸稈全利用是高附加值利用秸稈的一條簡(jiǎn)便宜行的技術(shù)路線。本文選擇玉米秸稈為原料,對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性制備陽離子秸稈,目的是使秸稈中組分全利用,并研究全利用陽離子秸稈吸附材料對(duì)水溶液中三種酸性染料的吸附性能,以此評(píng)價(jià)陽離子秸稈的應(yīng)用性能,為秸稈高附加值的全利用提供一條可行的路線。論文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下： 本文首先研究了秸稈的性質(zhì)和結(jié)構(gòu),測(cè)定了玉米秸稈中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的組分含量,分別為32%、26%和18%；研究了室溫下秸稈在溶劑中的溶解性能,發(fā)現(xiàn)秸稈在1%氫氧化鈉溶液中溶解度為0.26g；秸稈的SEM圖片表明秸稈本身具有孔道結(jié)構(gòu),適于做吸附材料。 本文以玉米秸稈為原料,GTA作陽離子化試劑,直接陽離子化合成了陽離子秸稈。研究了堿化時(shí)間、反應(yīng)溫度、堿用量、反應(yīng)時(shí)間、陽離子化試劑用量對(duì)秸稈利用率、GTA的利用率和陽離子基團(tuán)含量的影響。結(jié)果表明秸稈陽離子化改性的較佳工藝條件是：反應(yīng)時(shí)間3h,反應(yīng)溫度70°C, GTA用量為3mol/kg秸稈,n(NaOH):n(GTA)=1.5:1, GTA利用率為53.2%,秸稈陽離子基團(tuán)含量為1.60mmol/g,秸稈利用率達(dá)到80%。使用元素分析和紅外光譜分析方法,對(duì)改性前后玉米秸稈的組成元素和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征證實(shí)陽離子基團(tuán)的引入。 以玉米秸稈為原料,DMF作溶劑,環(huán)氧氯丙烷作交聯(lián)劑,GTA作陽離子化試劑,合成了陽離子秸稈。研究了反應(yīng)溫度、堿用量、反應(yīng)時(shí)間、陽離子化試劑用量對(duì)秸稈利用率、GTA的利用率和陽離子基團(tuán)含量的影響。結(jié)果表明秸稈陽離子化改性的較佳工藝條件是：反應(yīng)時(shí)間4h,反應(yīng)溫度90°C, n(NaOH):n(GTA)=1:l.GTA用量為3mol/kg秸稈。此時(shí),GTA利用率為51.2%,秸稈接枝率為1.53mmolGTA/g秸稈,秸稈利用率達(dá)到95%。使用元素分析和紅外光譜分析方法,對(duì)改性前后玉米秸稈的組成元素和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征證實(shí)陽離子基團(tuán)的引入。 以全利用陽離子秸稈作為染料廢水中酸性紅1、酸性黃128和酸性黃199三種酸性染料的吸附劑,研究了陽離子秸稈投加量、pH值、吸附時(shí)間和氯化鈉濃度等因素對(duì)吸附效果的影響,結(jié)果表明,對(duì)于濃度0.1g/L的染料廢液,在陽離子秸稈投加量對(duì)三種染料廢液的投加量分別為1.1g/L、0.9g/L、1.0g/L,pH值6,吸附時(shí)間4h的條件下,染料廢水脫色率均可達(dá)到99.9%。利用濃度為1mol/L的NaOH溶液對(duì)吸附劑進(jìn)行解吸,并循環(huán)利用,當(dāng)循環(huán)次數(shù)達(dá)到5次時(shí),脫色率降至65%。 【關(guān)鍵詞】：秸稈 陽離子化 吸附 陰離子染料
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 1 文獻(xiàn)綜述9-22
• 1.1 農(nóng)業(yè)秸稈的利用現(xiàn)狀及存在問題9-10
• 1.2 農(nóng)業(yè)秸稈的化學(xué)改性研究進(jìn)展10-15
• 1.2.1 秸稈主要組分單獨(dú)改性11-13
• 1.2.2 秸稈整體改性利用13-15
• 1.3 染料污水處理相關(guān)技術(shù)及農(nóng)業(yè)秸稈在其中的應(yīng)用15-21
• 1.4 論文設(shè)計(jì)思想21-22
• 2 秸稈性質(zhì)及結(jié)構(gòu)22-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分22-25
• 2.1.1 化學(xué)試劑22-23
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器23
• 2.1.3 秸稈三大主要組分含量分析23-25
• 2.1.4 秸稈溶解性能25
• 2.1.5 秸稈掃描電鏡圖25
• 2.2 結(jié)果與討論25-27
• 2.2.1 秸稈中各組分含量25-26
• 2.2.2 秸稈在不同溶劑中的溶解度26
• 2.2.3 秸稈掃描電鏡圖26-27
• 2.3 小結(jié)27-28
• 3 玉米秸稈陽離子化28-58
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分28-33
• 3.1.1 化學(xué)試劑28
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器28-29
• 3.1.3 玉米秸稈直接陽離子化29
• 3.1.4 玉米秸稈先交聯(lián)后陽離子化29-30
• 3.1.5 陽離子秸稈N含量的測(cè)定30-31
• 3.1.6 交聯(lián)秸稈增重率計(jì)算31-32
• 3.1.7 產(chǎn)物表征32-33
• 3.2 結(jié)果與討論33-56
• 3.2.1 直接陽離子化秸稈的制備33-39
• 3.2.2 全利用陽離子秸稈的制備39-52
• 3.2.3 產(chǎn)物表征52-56
• 3.3 小結(jié)56-58
• 4 陽離子秸稈對(duì)染料的吸附研究58-68
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分58-60
• 4.1.1 化學(xué)試劑58-59
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器59
• 4.1.3 染料吸附實(shí)驗(yàn)59-60
• 4.1.4 染料解吸及吸附劑再生循環(huán)使用60
• 4.2 結(jié)果與討論60-67
• 4.2.1 陽離子秸稈對(duì)染料的吸附研究60-65
• 4.2.2 陽離子秸稈再生65-67
• 4.3 小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況74-75
• 致謝75-76

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