污水處理載體材料的制備及應(yīng)用

【摘要】：目前,常用于生物膜法處理污水的載體材料主要是一些不可降解的材料,使用后不易被生物降解,從而造成對(duì)環(huán)境的二次污染,不符合我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。因此,開發(fā)出一種具有可降解性、孔隙率高和生物負(fù)載量大的污水處理載體材料具有很現(xiàn)實(shí)的意義。本文采用超臨界流體抗溶劑法制備得到了聚乳酸(PLA)和醋酸纖維素(CA)多孔載體材料。使用掃描電鏡(SEM)對(duì)多孔載體材料的微觀形態(tài)及孔徑分布情況進(jìn)行了表征。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)得到最佳的工藝條件。結(jié)果表明:PLA多孔載體材料的最佳工藝參數(shù)為溶液濃度為160 g/L,壓力12 MPa,溫度45oC,CO2循環(huán)時(shí)間90 min,在此條件下得到的PLA多孔載體材料的孔隙率為89.984%,平均孔徑為160μm;CA多孔載體材料的最佳工藝參數(shù)為溫度50oC,溶液濃度為120 g/L,CO2循環(huán)時(shí)間為120 min,壓力14 MPa,在此條件下得到的CA多孔載體材料的孔隙率為66.94%。另外,本文采用凝膠-化學(xué)交聯(lián)法制備得到了聚乙烯醇(PVA)和PVA-淀粉球狀載體材料,并考察了各操作參數(shù)對(duì)載體材料性能的影響。同時(shí),采用化學(xué)交聯(lián)法與發(fā)泡法共同使用的方法,制備得到淀粉-聚乙烯醇發(fā)泡載體材料。實(shí)驗(yàn)對(duì)影響發(fā)泡載體材料性能的因素進(jìn)行了研究,得到了較佳的工藝組合為:淀粉0.6 g,PVA(10%)溶液50 ml,發(fā)泡劑碳酸鈣0.5 g,溫度50oC,硫酸與甲醛的混合溶液4 mL。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在此條件下得到的載體材料的表觀密度為0.21 g/cm3、吸水倍率為14.1 g/g、孔隙率為77.5%、交聯(lián)度為90.2%。采用上述條件下制備得到的發(fā)泡載體材料,進(jìn)行了模擬污水處理實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,其平均CODCr去除率達(dá)到93.19%,平均氨氮去除率為59.48%。 【關(guān)鍵詞】：污水處理 載體 超臨界流體抗溶劑法 聚乳酸 醋酸纖維素 聚乙烯醇 淀粉 化學(xué)交聯(lián)法
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X703;TQ317
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 水處理用可降解載體材料12-14
• 1.2.1 水處理用可降解載體材料的分類12
• 1.2.2 水處理用可降解載體材料的制備方法12-14
• 1.3 水處理用可降解載體材料性能評(píng)價(jià)指標(biāo)14-15
• 1.3.1 粒徑14
• 1.3.2 密度14-15
• 1.3.3 孔隙率15
• 1.3.4 表面粗糙度15
• 1.4 水處理用可降解載體材料的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 本課題的研究目的及內(nèi)容17-19
• 第2章 聚乳酸多孔載體材料的制備19-35
• 2.1 前言19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分19-22
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器19-20
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)流程及方案20
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟20-22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法22-23
• 2.3.1 掃描電鏡22-23
• 2.3.2 孔徑的測(cè)定23
• 2.3.3 孔隙率的測(cè)定23
• 2.4 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論23-32
• 2.4.1 溫度對(duì)載體材料性能的影響23-25
• 2.4.2 壓力對(duì)載體材料性能的影響25-27
• 2.4.3 溶液濃度對(duì)載體材料性能的影響27-29
• 2.4.4 CO_2循環(huán)時(shí)間對(duì)載體材料性能的影響29-30
• 2.4.5 保壓時(shí)間對(duì)載體材料性能的影響30-32
• 2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果分析32-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第3章 醋酸纖維素多孔載體材料的制備35-47
• 3.1 前言35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分35-36
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器35
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)流程及方案35-36
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟36
• 3.3 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法36-37
• 3.3.1 掃描電鏡36-37
• 3.3.2 孔隙率的測(cè)定37
• 3.4 結(jié)果與討論37-45
• 3.4.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論37-43
• 3.4.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第4章 聚乙烯醇球狀載體材料的制備47-57
• 4.1 前言47
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分47-49
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器47-48
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)流程及方案48
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟48-49
• 4.3 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法49-50
• 4.3.1 直徑的測(cè)定49
• 4.3.2 孔隙率的測(cè)定49
• 4.3.3 交聯(lián)度的測(cè)定49-50
• 4.3.4 紅外光譜分析50
• 4.3.5 比表面積的測(cè)定50
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論50-54
• 4.4.1 紅外光譜分析50-51
• 4.4.2 凝膠劑的選擇51-52
• 4.4.3 各因素對(duì)載體材料性能的影響52-54
• 4.5 較佳工藝合成條件組合實(shí)驗(yàn)54-55
• 4.6 本章小結(jié)55-57
• 第5章 淀粉-聚乙烯醇球狀載體材料的制備57-65
• 5.1 前言57
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分57-59
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器57-58
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)流程及方案58
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟58-59
• 5.3 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法59
• 5.3.1 直徑的測(cè)定59
• 5.3.2 孔隙率的測(cè)定59
• 5.3.3 交聯(lián)度的測(cè)定59
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論59-64
• 5.4.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論59-62
• 5.4.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析62-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 第6章 淀粉-PVA發(fā)泡載體材料的制備及應(yīng)用65-81
• 6.1 前言65
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分65-69
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器65-66
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)流程及方案66-67
• 6.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟67-68
• 6.2.4 載體材料性能檢測(cè)68-69
• 6.3 污水處理及檢測(cè)69-70
• 6.3.1 模擬生活污水的配制69
• 6.3.2 COD_(Cr)值的測(cè)定69
• 6.3.3 氨氮的測(cè)定69-70
• 6.3.4 活性污泥的培養(yǎng)70
• 6.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論70-76
• 6.4.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論70-76
• 6.4.2 較佳工藝合成條件組合實(shí)驗(yàn)76
• 6.5 污水處理結(jié)果分析76-78
• 6.5.1 沉降比的測(cè)定結(jié)果76-77
• 6.5.2 COD_(Cr)去除效果77-78
• 6.5.3 氨氮去除效果78
• 6.6 本章小結(jié)78-81
• 結(jié)論81-83
• 參考文獻(xiàn)83-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文89-91
• 致謝91

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