重金屬廢水來源廣泛,是重金屬的重點污染源,嚴重危及飲用水安全及國民健康。目前主要采用的傳統(tǒng)石灰中和沉淀法已無法滿足我國日趨嚴格的環(huán)保要求,迫切需要研發(fā)重金屬廢水高效深度凈化新方法。我國產(chǎn)量居世界第一的啤酒行業(yè)產(chǎn)生大量廢麥糟,不僅嚴重污染了環(huán)境,而且浪費了寶貴資源。因此,本文針對廢水中重金屬離子深度去除難的問題,選用啤酒工業(yè)廢產(chǎn)物麥糟為主要原料,以深度凈化為目標,開展深層的理論基礎(chǔ)研究及重金屬廢水處理研究,以制備高效的吸附劑。主要研究內(nèi)容及創(chuàng)造性成果如下：借助核磁共振等現(xiàn)代分析手段,研究確定了所使用麥糟的組成和結(jié)構(gòu)特征。麥糟的主要成分為：纖維素（23.6%）、半纖維素（18.9%）、木質(zhì)素（11.5%）和蛋白質(zhì)（22.3%）,其中富含羥基,表現(xiàn)出多元醇的性質(zhì)。麥糟本身具有吸附重金屬離子的能力,同時又能夠發(fā)生酯化等一系列化學(xué)反應(yīng),為引入有利于吸附重金屬離子的功能基團提供了有利條件�；邴溤愕慕M成和結(jié)構(gòu)特征,利用Materials Studio 4.0軟件的DMol3模塊構(gòu)建了麥糟含有的和可能引入的各基團（羥基、氨基、酰胺基、羧基、巰基）與不同重金屬離子（Cu2+）、Pb2+、Zn2+、Cd... 

【文章來源】：中南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文獻綜述
    1.1 重金屬廢水的來源、危害及治理現(xiàn)狀
        1.1.1 重金屬廢水的來源及危害
        1.1.2 重金屬廢水的處理現(xiàn)狀
        1.1.3 生物吸附法處理重金屬廢水的研究現(xiàn)狀
    1.2 麥糟的來源、特征及利用現(xiàn)狀
        1.2.1 麥糟的來源及特征
        1.2.2 麥糟的利用現(xiàn)狀
    1.3 木質(zhì)纖維素類吸附材料的改性方法
        1.3.1 物理改性方法
        1.3.2 化學(xué)改性方法
        1.3.3 麥糟的改性方法
    1.4 木質(zhì)纖維素類材料吸附重金屬離子的機理
        1.4.1 表面絡(luò)合機理
        1.4.2 離子交換機理
        1.4.3 氧化還原機理
    1.5 本研究意義與內(nèi)容
        1.5.1 研究意義
        1.5.2 主要內(nèi)容
        1.5.3 本論文的創(chuàng)新點
第二章 實驗材料與方法
    2.1 實驗材料及主要儀器
        2.1.1 材料試劑
        2.1.2 主要儀器
    2.2 吸附劑性質(zhì)表征方法
        2.2.1 pHpzc的測定
        2.2.2 比表面積的測定
        2.2.3 電鏡及能譜分析
        2.2.4 ICP-AES分析
        2.2.4 熱重分析
        2.2.5 紅外光譜分析
        2.2.6 XPS分析
13C NMR分析">        2.2.7 固體 ¹³C NMR分析
    2.3 基本參數(shù)的表達及數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 基本參數(shù)的表達
        2.3.2 吸附等溫線模型
        2.3.3 吸附動力學(xué)模型
        2.3.4 吸附熱力學(xué)模型
第三章 麥糟的組成和結(jié)構(gòu)特征研究
    3.1 引言
    3.2 麥糟的組成成分分析
        3.2.1 化學(xué)分析
        3.2.2 熱重-差熱分析
    3.3 麥糟的表面形貌特征與元素組成
        3.3.1 麥糟的表面形貌特征
        3.3.2 麥糟的元素組成
    3.4 麥糟的物理性質(zhì)
        3.4.1 麥糟表面的電荷特征
        3.4.2 麥糟的比表面積
    3.5 麥糟表面的化學(xué)官能團分析
        3.5.1 紅外光譜分析
        3.5.2 XPS分析
13C NMR分析">        3.5.3 固體 ¹³C NMR分析
    3.6 小結(jié)
第四章 基團與重金屬離子配位的理論計算
    4.1 引言
    4.2 密度泛函理論（DFT）計算方法
        4.2.1 量子力學(xué)基礎(chǔ)
        4.2.2 密度泛函理論（DFT）基本概念
        4.2.3 密度泛函理論的優(yōu)勢和應(yīng)用
        4.2.4 本論文所采用的基于密度泛函理論的計算軟件包
    4.3 前線軌道理論
    4.4 基團與重金屬離子配合的理論計算
        4.4.1 羥基與重金屬離子配合的理論計算
        4.4.2 羧基與重金屬離子配合的理論計算
        4.4.3 酰胺基與重金屬離子配合的理論計算
        4.4.4 氨基與重金屬離子配合的理論計算
        4.4.5 巰基與重金屬離子配合的理論計算
    4.5 小結(jié)
2+、Ag⁺的研究">第五章 氯化鈉改性麥糟吸附pb²⁺、Ag⁺的研究
    5.1 引言
    5.2 氯化鈉改性麥糟研究
        5.2.1 實驗方法
2+能力的影響">        5.2.2 不同改性劑對麥糟吸附pb²⁺能力的影響
2+能力的影響">        5.2.3 改性劑濃度對麥糟吸附pb²⁺能力的影響
2+能力的影響">        5.2.4 改性時間對麥糟吸附pb²⁺能力的影響
2+研究">    5.3 氯化鈉改性麥糟吸附pb²⁺研究
        5.3.1 實驗方法
        5.3.2 粒徑的影響
        5.3.3 pH值的影響
        5.3.4 吸附時間的影響
        5.3.5 吸附劑投加量的影響
        5.3.6 初始濃度和溫度的影響
        5.3.7 吸附-解吸循環(huán)利用研究
        5.3.8 吸附平衡與熱動力學(xué)計算
+研究">    5.4 氯化鈉改性麥糟吸附Ag⁺研究
        5.4.1 實驗方法
        5.4.2 pH值的影響
        5.4.3 吸附劑投加量的影響
        5.4.4 初始濃度和溫度的影響
        5.4.5 吸附-解吸循環(huán)利用研究
        5.4.6 吸附平衡與熱動力學(xué)計算
2+、Ag⁺的機理">    5.5 麥糟氯化鈉改性及吸附pb²⁺、Ag⁺的機理
        5.5.1 表面形貌分析
        5.5.2 表面元素組成分析
        5.5.3 表面電荷特征分析
        5.5.4 比表面積分析
        5.5.5 熱重-差熱分析
        5.5.6 表面特征官能團分析
    5.6 小結(jié)
第六章 酯化改性麥糟吸附重金屬離子的研究
    6.1 引言
    6.2 酯化改性麥糟的制備
        6.2.1 實驗方法
        6.2.2 催化劑的選擇
        6.2.3 催化劑用量的影響
        6.2.4 檸檬酸用量的影響
        6.2.5 溫度的影響
        6.2.6 改性時間的影響
    6.3 酯化改性麥糟對重金屬離子的吸附性能研究
        6.3.1 實驗方法
        6.3.2 pH值的影響
        6.3.3 吸附時間的影響
        6.3.4 吸附劑投加量的影響
        6.3.5 溫度的影響
        6.3.6 吸附-解吸循環(huán)利用研究
    6.4 酯化改性麥糟吸附重金屬離子的吸附平衡與熱動力學(xué)計算
        6.4.1 實驗方法
        6.4.2 吸附平衡與等溫線模型
        6.4.3 吸附動力學(xué)研究
        6.4.4 吸附熱力學(xué)研究
    6.5 麥糟酯化改性及吸附重金屬離子的機理
        6.5.1 麥糟酯化改性的原理
        6.5.2 表面形貌分析
        6.5.3 元素組成分析
        6.5.4 表面電荷特征分析
        6.5.5 表面特征官能團分析
    6.6 小結(jié)
第七章 巰基化改性麥糟吸附重金屬離子的研究
    7.1 引言
    7.2 巰基化改性麥糟的制備
        7.2.1 實驗方法
        7.2.2 巰基乙酸用量的影響
        7.2.3 硫酸氫鈉用量的影響
        7.2.4 改性溫度的影響
        7.2.5 改性時間的影響
        7.2.6 硫化鈉用量的影響
    7.3 巰基化改性麥糟對重金屬離子的吸附性能研究
        7.3.1 實驗方法
        7.3.2 pH值的影響
        7.3.3 吸附劑投加量的影響
        7.3.4 反應(yīng)時間與反應(yīng)溫度的影響
        7.3.5 吸附-解吸循環(huán)利用研究
    7.4 巰基化改性麥糟吸附重金屬離子的吸附平衡與熱動力學(xué)計算
        7.4.1 實驗方法
        7.4.2 吸附平衡與等溫線模型
        7.4.3 吸附動力學(xué)研究
        7.4.4 吸附熱力學(xué)研究
    7.5 麥糟巰基化改性及吸附重金屬離子的機理
        7.5.1 巰基化反應(yīng)原理
        7.5.2 表面形貌分析
        7.5.3 元素組成分析
        7.5.4 表面電荷特征分析
        7.5.5 表面特征官能團分析
        7.5.6 XPS分析
    7.6 小結(jié)
第八章 對比酯化改性麥糟和巰基化改性麥糟的吸附機理
    8.1 引言
    8.2 實際改性劑與不同重金屬離子配合的理論計算
        8.2.1 檸檬酸與各重金屬離子配合的理論計算
        8.2.2 巰基乙酸與各重金屬離子配合的理論計算
    8.3 酯化改性麥糟與巰基化改性麥糟吸附能力比較
    8.4 酯化改性麥糟與巰基化改性麥糟對重金屬離子的競爭吸附
        8.4.1 酯化改性麥糟對重金屬離子的競爭吸附
        8.4.2 巰基化改性麥糟對重金屬離子的競爭吸附
    8.5 小結(jié)
第九章 結(jié)論與建議
    9.1 結(jié)論
    9.2 建議
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間主要的研究成果及獲獎情況


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[3]利用農(nóng)業(yè)秸稈制備陰離子吸附劑及其性能的研究[D]. 王宇.山東大學(xué) 2007
[4]多功能球形木質(zhì)素基吸附材料的制備及其性能研究[D]. 范娟.華南理工大學(xué) 2005
[5]改性稻草的制備及性能研究[D]. 牛盾.東北大學(xué) 2005

碩士論文
[1]鳳眼蓮纖維改性及其對重金屬吸附性能的初步研究[D]. 譚良峰.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：2984211