小麥秸稈吸附劑的制備及其對(duì)溶液中銅離子的吸附性能研究

【摘要】：在綜合國(guó)內(nèi)外大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,本論文選用農(nóng)作物秸稈中的小麥秸稈為原料,對(duì)其進(jìn)行物理改性,分別制備原狀吸附劑和生物碳質(zhì)吸附劑,并通過(guò)對(duì)水溶液中銅離子吸附性能的研究,考察了兩類吸附劑的吸附性能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)與動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn),檢測(cè)了多種外源因素對(duì)Cu~(2+)吸附效果的影響,并研究了兩類吸附劑吸附該金屬的吸附平衡和吸附動(dòng)力學(xué),同時(shí)對(duì)吸附劑的再生技術(shù)進(jìn)行了研究,為秸稈等生物質(zhì)規(guī)模化應(yīng)用于廢水治理提供科學(xué)依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下: 利用原狀小麥秸稈對(duì)溶液中銅離子進(jìn)行靜態(tài)吸附研究。采用平衡吸附法研究了秸稈投加量、溶液pH和反應(yīng)時(shí)間對(duì)小麥秸稈吸附水溶液中Cu~(2+)的影響。結(jié)果表明,pH顯著影響小麥秸稈對(duì)Cu~(2+)的吸附;其動(dòng)力學(xué)行為很好的符合Lagergren準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型,吸附等溫線符合Langmuir模型,在30℃時(shí)秸稈對(duì)Cu~(2+)的飽和吸附量qm為24.6mg·g~(-1);分離因子RL值在0~1之間,為有利吸附;用0.2mol·L~(-1)的HCl對(duì)吸附飽和的秸稈解吸效果良好,解吸率90%,且再生后秸稈的吸附效果與新鮮秸稈差不多。 利用原狀小麥秸稈對(duì)溶液中銅離子進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附研究。通過(guò)動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)解吸試驗(yàn)和再生后吸附試驗(yàn)方法研究了小麥秸稈對(duì)銅離子的動(dòng)態(tài)吸附與解吸特性。結(jié)果表明,溶液流速、Cu~(2+)的初始濃度、pH等因素對(duì)動(dòng)態(tài)吸附有很大的影響。增大流速,穿透體積減小,穿透時(shí)間提前,秸稈的平衡吸附量降低,秸稈對(duì)Cu~(2+)的去除率下降;在同一流速下,增大Cu~(2+)溶液初始濃度,秸稈的平衡吸附量增大,秸稈對(duì)Cu~(2+)的去除率下降;增大溶液pH,秸稈的平衡吸附量和對(duì)Cu~(2+)的去除率均增大。理想條件:流速為4.395ml·min~(-1)、Cu~(2+)的初始濃度為43.2mg·L~(-1)、pH為5.0,秸稈對(duì)Cu~(2+)的動(dòng)態(tài)吸附量為1.54mg·g~(-1)。用0.5mol·L~(-1)的HCl溶液能有效地洗脫小麥秸稈表面吸附的Cu~(2+)。 以小麥秸稈為生物質(zhì)材料,通過(guò)中低溫區(qū)間限氧升溫熔融碳化方法制備生物碳質(zhì)吸附劑,并以銅離子為例,研究吸附劑對(duì)廢水中重金屬的吸附性能。結(jié)果表明:在中低溫區(qū)間制備的吸附劑產(chǎn)率高、能耗小、吸附速率快、達(dá)到平衡時(shí)間短,最慢的(P200)需要3h達(dá)到吸附平衡,最快的(P500)僅需0.5h就達(dá)到吸附平衡。30℃時(shí)吸附劑P500對(duì)銅離子的飽和吸附量為11.19mg·g~(-1)。吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程符合Lagergren準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型,吸附等溫線符合Langmuir方程,分離因子R_L值在0～1之間,為有利吸附。SEM分析顯示,隨著碳化溫度的升高,秸稈的微孔變形程度加劇,增大了表面粗糙程度。 【關(guān)鍵詞】：小麥秸稈 生物碳質(zhì)吸附劑 銅 靜態(tài)吸附 動(dòng)態(tài)吸附 動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第1章 緒論12-23
• 1.1 農(nóng)作物秸稈的化學(xué)組成12-13
• 1.1.1 秸稈的一般化學(xué)成分12-13
• 1.1.2 秸稈中的纖維素類物質(zhì)的組成13
• 1.2 秸稈主要組成成分的化學(xué)性質(zhì)與作用13-16
• 1.2.1 纖維素13-14
• 1.2.2 半纖維素14-15
• 1.2.3 木質(zhì)素15
• 1.2.4 其他組分15-16
• 1.3 國(guó)內(nèi)外農(nóng)作物秸桿的綜合利用現(xiàn)狀16-17
• 1.4 農(nóng)作物秸稈的主要用途17-18
• 1.4.1 農(nóng)作物秸稈用作肥料17
• 1.4.2 農(nóng)作物秸稈用作飼料17
• 1.4.3 農(nóng)作物秸稈用作燃料17-18
• 1.4.4 農(nóng)作物秸稈用作工副業(yè)生產(chǎn)原料18
• 1.5 銅污染來(lái)源與危害18-19
• 1.5.1 含銅廢水來(lái)源與銅存在狀態(tài)18
• 1.5.2 銅的危害18-19
• 1.6 重金屬?gòu)U水的處理方法19-21
• 1.6.1 化學(xué)沉淀法19
• 1.6.2 電解法19-20
• 1.6.3 吸附法20
• 1.6.4 膜分離技術(shù)20
• 1.6.5 離子交換處理法20-21
• 1.6.6 溶劑萃取分離21
• 1.6.7 生物處理技術(shù)21
• 1.7 本課題研究背景21-22
• 1.8 本課題研究?jī)?nèi)容22-23
• 第2章 材料與方法23-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器和藥品23
• 2.2.1 主要儀器23
• 2.2.2 主要藥品23
• 2.3 銅的分光光度法測(cè)定23-25
• 2.3.1 測(cè)定方法23-24
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)原理24
• 2.3.3 主要實(shí)驗(yàn)試劑24-25
• 2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制25-26
• 2.5 數(shù)據(jù)分析26-28
• 第3章 小麥秸稈對(duì)溶液中銅離子的靜態(tài)吸附研究28-36
• 3.1 前言28
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分28-29
• 3.2.1 材料28
• 3.2.2 原狀吸附劑的 SEM 與 IR 表征28-29
• 3.2.3 投加量與溶液pH 對(duì)原狀吸附劑靜態(tài)吸附 Cu~(2+)的影響29
• 3.2.4 吸附動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)29
• 3.2.5 吸附等溫線試驗(yàn)29
• 3.2.6 吸附劑的再生試驗(yàn)29
• 3.3 結(jié)果與分析29-35
• 3.3.1 小麥秸稈的投加量對(duì)吸附的影響29-30
• 3.3.2 溶液pH 對(duì)吸附的影響30-31
• 3.3.3 吸附動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)31-33
• 3.3.4 吸附等溫線33-34
• 3.3.5 吸附劑的再生34-35
• 3.4 結(jié)論35-36
• 第4章 小麥秸稈對(duì)銅離子動(dòng)態(tài)吸附與解吸特性的研究36-44
• 4.1 前言36
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分36-37
• 4.2.1 材料36
• 4.2.2 數(shù)據(jù)分析36
• 4.2.3 動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)36
• 4.2.4 動(dòng)態(tài)解吸試驗(yàn)36
• 4.2.5 再生吸附試驗(yàn)36-37
• 4.3 結(jié)果與分析37-42
• 4.3.1 流速對(duì)動(dòng)態(tài)吸附的影響37-38
• 4.3.2 溶液初始質(zhì)量濃度對(duì)動(dòng)態(tài)吸附的影響38-39
• 4.3.3 溶液pH 值對(duì)動(dòng)態(tài)吸附的影響39-40
• 4.3.4 動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程中流出液pH 值和電導(dǎo)率的變化40-41
• 4.3.5 動(dòng)態(tài)解吸曲線的測(cè)定41-42
• 4.3.6 再生前后吸附結(jié)果對(duì)比42
• 4.4 結(jié)論42-44
• 第5章 秸稈生物碳質(zhì)吸附劑的制備及其吸附性能研究44-51
• 5.1 前言44
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分44-45
• 5.2.1 生物碳質(zhì)吸附劑的制備44
• 5.2.2 生物碳質(zhì)吸附劑一般性質(zhì)的測(cè)定44-45
• 5.2.3 生物碳質(zhì)吸附劑的吸附性能測(cè)定45
• 5.3 結(jié)果與分析45-49
• 5.3.1 生物碳質(zhì)吸附劑的產(chǎn)率45
• 5.3.2 生物碳質(zhì)吸附劑的顏色45-46
• 5.3.3 生物碳質(zhì)吸附劑的pH46
• 5.3.4 生物碳質(zhì)吸附劑的 SEM46-47
• 5.3.5 生物碳質(zhì)吸附劑的吸附性能47-49
• 5.4 討論與結(jié)論49-51
• 結(jié)論51-52
• 參考文獻(xiàn)52-56
• 致謝56-57
• 附錄 A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄57

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高比表面積活性炭的制備、表征及應(yīng)用    王秀芳

新型高效尿素氮及肌酐吸附劑    梁足培

汽油餾分的吸附脫硫及紅外光譜研究    田福平

鼠李糖脂的菌體吸附及其對(duì)菌體表面的改性作用研究    鐘華

負(fù)載型金屬氧化物反應(yīng)吸附模型化合物及FCC汽油中硫化物的研究    尹海燕

小麥秸稈吸附劑的制備及其對(duì)溶液中銅離子的吸附性能研究    蒲麗君

聚丙烯酰多乙烯多胺系樹脂的合成及對(duì)LDL的吸附性能研究    焦銀春

磷酸活化—微波熱解法制備污泥吸附劑及其吸附除鉻研究    楊柳

果膠修飾的磁性納米材料吸附劑的制備及其去除重金屬的研究    王喜洋

稀土吸附劑城市污水深度脫氮除磷    陳玉保

一種球形木質(zhì)素金屬吸附劑的研制及其應(yīng)用研究    洪樹楠

柱撐膨潤(rùn)土在飲用水處理中的應(yīng)用    時(shí)小兵

高性能顯象劑的研制    程相春

固定Cyanex272的桔皮纖維素類吸附劑制備及其對(duì)吸附重金屬鉛（Ⅱ）和鎘（Ⅱ）的應(yīng)用研究    陳麗華

變壓吸附法脫除二氧化碳的研究    陳道遠(yuǎn)