改性稻草去除水中SO 4 2- 和Cr（Ⅵ）的特性和機理研究
發(fā)布時間：2021-02-26 06:36
硫酸根離子(SO42-)和六價鉻（Cr （VI））等陰離子污染物是水體中常見的一類污染組分，能引起各種各樣的環(huán)境問題。從它們都呈負電性的特點考慮，基于靜電作用的吸附分離有可能成為一種有效的陰離子污染物去除方法。吸附法速度快，吸附劑種類多，有多種選擇，還可回收有價值資源，在水處理領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。特別是，從工農(nóng)業(yè)廢棄物中開發(fā)低成本吸附劑用于廢水處理，可同時實現(xiàn)廢物資源化利用和水污染治理的雙重目的，這也是國內(nèi)外研究的熱點。本論文以南方常見的稻草秸稈為原料，通過化學改性的方法制備了陰離子吸附劑（RS-AE），對稻草化學改性過程和RS-AE的表面形貌、化學結(jié)構(gòu)進行了分析和表征，并在此基礎(chǔ)上研究了RS-AE吸附去除SO42-、Cr （VI）的特性和機理，及RS-AE吸附柱動態(tài)分離SO42-的特性，并初步探討了RS-AE與微生物聯(lián)合作用去除SO42-的性能。本研究直接以稻草秸稈為原料，通過NaOH堿化、環(huán)氧氯丙烷醚化交聯(lián)、三...
【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：180 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
第一章 緒論
4
2-和 Cr （Ⅵ）環(huán)境危害及去除研究現(xiàn)狀"> 1.1 水中SO4
2-和 Cr （Ⅵ）環(huán)境危害及去除研究現(xiàn)狀
4
2-環(huán)境危害及去除研究現(xiàn)狀"> 1.1.1 水中SO4
2-環(huán)境危害及去除研究現(xiàn)狀
1.1.2 水中Cr （Ⅵ）環(huán)境危害及去除研究現(xiàn)狀
1.2 吸附與吸附材料研究進展
1.2.1 吸附
1.2.2 吸附劑
1.2.3 離子交換
1.3 改性纖維素吸附劑研究現(xiàn)狀
1.3.1 天然纖維素來源、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)
1.3.2 纖維素的化學改性
1.3.3 纖維素的物理改性
1.3.4 纖維素的生物改性
1.3.5 改性纖維素材料吸附陰離子
1.4 農(nóng)業(yè)秸稈及其資源化利用
1.4.1 植物秸稈的組成與結(jié)構(gòu)特性
1.4.2 農(nóng)業(yè)秸稈資源化利用
1.4.3 農(nóng)業(yè)秸稈改性思路分析
1.5 論文研究意義、目的及主要內(nèi)容
1.5.1 論文研究意義與目的
1.5.2 論文主要研究內(nèi)容
第二章 稻草化學改性制備陰離子吸附劑過程研究
2.1 實驗與方法
2.1.1 材料、試劑及儀器
2.1.2 改性稻草陰離子吸附劑的制備
2.1.3 稻草材料中纖維素含量測試
2.1.4 稻草材料氮元素含量分析
4
2-吸附效率的測試"> 2.1.5 SO4
2-吸附效率的測試
2.2 結(jié)果與討論
2.2.1 NaOH 預處理濃度的影響
2.2.2 堿化產(chǎn)物脫水方式的影響
2.2.3 季銨化反應(yīng)溫度的影響
2.2.4 化學改性機理分析
2.2.5 稻草改性成本分析
2.3 本章小結(jié)
第三章 改性稻草吸附劑物理化學結(jié)構(gòu)表征研究
3.1 實驗與方法
3.1.1 實驗材料
3.1.2 掃描電子顯微鏡耦合能譜分析（SEM/EDX）
3.1.3 元素分析及理論吸附容量計算
3.1.4 傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）
13C-NMR)"> 3.1.5 固態(tài)核磁共振碳譜(13C-NMR)
3.1.6 X-射線衍射分析（XRD）
3.1.7 壓汞法孔結(jié)構(gòu)分析
3.2 結(jié)果與討論
3.2.1 表面形貌觀察
3.2.2 元素分析及理論吸附容量
3.2.3 主要功能基團構(gòu)成
3.2.4 纖維素結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化
3.2.5 孔結(jié)構(gòu)分析
3.3 本章小結(jié)
4
2-的特性與機理">第四章 改性稻草吸附水中 SO4
2-的特性與機理
4.1 實驗與方法
4.1.1 材料與試劑
4
2-批吸附實驗"> 4.1.2 SO4
2-批吸附實驗
4.1.3 Langmuir和Freundlich吸附等溫模型
4.1.4 吸附熱力學參數(shù)計算方法
4.1.5 吸附動力學模型分析方法
4
2-及 Cl-濃度測試"> 4.1.6 溶液中SO4
2-及 Cl-濃度測試
4.2 結(jié)果與討論
4
2-吸附去除的影響"> 4.2.1 溶液pH值對 SO4
2-吸附去除的影響
4
2-吸附的影響"> 4.2.2 接觸時間和初始濃度對 SO4
2-吸附的影響
4
2-吸附等溫線及吸附容量"> 4.2.3 SO4
2-吸附等溫線及吸附容量
4
2-吸附熱力學特性"> 4.2.4 SO4
2-吸附熱力學特性
4
2-吸附動力學特性"> 4.2.5 SO4
2-吸附動力學特性
4
2-的機理"> 4.2.6 RS-AE 去除 SO4
2-的機理
4.2.7 RS-AE 對多種陰離子的選擇吸附性能
4
2-后 RS-AE 再生性能"> 4.2.8 吸附 SO4
2-后 RS-AE 再生性能
4.3 本章小結(jié)
第五章 改性稻草去除水中 Cr （Ⅵ）的特性與機理
5.1 實驗與方法
5.1.1 材料與試劑
5.1.2 Cr （Ⅵ）批吸附實驗
5.1.3 吸附等溫模型及熱力學參數(shù)計算方法
5.1.4 吸附動力學模型分析方法
5.1.5 溶液中Cr （Ⅵ）、總Cr和Cr （Ⅲ）濃度分析
5.1.6 吸附后Cr的XPS形態(tài)表征分析
5.2 結(jié)果與討論
5.2.1 RS-AE 吸附去除 Cr （Ⅵ）的特性
5.2.2 Cr （Ⅵ）吸附等溫線及吸附容量
5.2.3 Cr （Ⅵ）吸附熱力學特性
5.2.4 Cr （Ⅵ）吸附動力學特性
5.2.5 Cr （Ⅵ）離子交換去除機理
5.2.6 Cr （Ⅵ）還原機理分析
5.3 本章小結(jié)
4
2-的特性">第六章 改性稻草固定床與膨脹床分離 SO4
2-的特性
6.1 實驗與方法
6.1.1 實驗材料與試劑
4
2-及再生實驗"> 6.1.2 固定床吸附柱分離 SO4
2-及再生實驗
4
2-的實驗"> 6.1.3 膨脹床吸附柱分離 SO4
2-的實驗
4
2-濃度的測試"> 6.1.4 SO4
2-濃度的測試
6.1.5 流出曲線數(shù)據(jù)分析—Thomas 模型法
6.2 結(jié)果與討論
4
2-的特性分析"> 6.2.1 固定床吸附柱分離 SO4
2-的特性分析
6.2.2 改性稻草膨脹床的膨脹特性
4
2-的特性"> 6.2.3 膨脹床吸附柱分離 SO4
2-的特性
4
2-的比較"> 6.2.4 膨脹床與固定床吸附柱分離 SO4
2-的比較
6.2.5 應(yīng)用 Thomas 模型分析流出曲線
4
2-在 RS-AE 固定床吸附柱上的解析"> 6.2.6 SO4
2-在 RS-AE 固定床吸附柱上的解析
6.3 本章小結(jié)
第七章 改性稻草聯(lián)合微生物去除水中 SO42
7.1 實驗與方法
7.1.1 實驗材料、菌種、試劑和設(shè)備
4
2-的靜態(tài)培養(yǎng)實驗"> 7.1.2 RS-AE 和 SRB 去除 SO4
2-的靜態(tài)培養(yǎng)實驗
4
2-的實驗"> 7.1.3 RS-AE 聯(lián)合微生物連續(xù)去除 SO4
2-的實驗
4
2-、TOC 等指標測試方法"> 7.1.4 SO4
2-、TOC 等指標測試方法
7.1.5 SEM 觀察附著有微生物的 RS-AE 表面形貌
7.2 結(jié)果與討論
7.2.1 SRB 生長情況
4
2-去除特性"> 7.2.2 靜態(tài)培養(yǎng)中 SO4
2-去除特性
4
2-特性"> 7.2.3 RS-AE 聯(lián)合 SRB 連續(xù)去除 SO4
2-特性
7.2.4 RS-AE 表面附著生長微生物——SEM 觀察
7.3 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的研究成果
致謝
附件
【參考文獻】：
期刊論文
[1]化學還原法處理電鍍含鉻廢水的工程應(yīng)用[J]. 李國會,馬相賓,裴燏. 工業(yè)安全與環(huán)保. 2011(10)
[2]吸附劑的制備及其改性技術(shù)研究進展[J]. 藍靜,劉敬勇,黃曼雯,蔡華梅,裴媛媛,王靖宇. 安徽農(nóng)學通報(下半月刊). 2011(16)
[3]植物半纖維素結(jié)構(gòu)研究進展[J]. 余紫蘋,彭紅,林妲,阮榕生,王娜,胡錚,劉玉環(huán),張錦勝. 高分子通報. 2011(06)
[4]殼聚糖吸附廢水中Cr（Ⅵ）的工藝研究[J]. 李春光,鄭賓國,孔殿超. 工業(yè)安全與環(huán)保. 2011(05)
[5]一株硫酸鹽還原菌DSRBa的分離鑒定及特性分析[J]. 劉艷,黨志,劉云,易筱筠,郭楚玲,盧桂寧,周興求. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報. 2011(01)
[6]微生物固定化技術(shù)及其在污水處理領(lǐng)域的研究進展[J]. 屈佳玉. 工業(yè)水處理. 2010(10)
[7]SO42-對SRB顆粒污泥性能的影響[J]. 許雅玲,伍健東,周興求. 環(huán)境科學與技術(shù). 2010(09)
[8]纖維素改性研究進展[J]. 張智峰. 化工進展. 2010(08)
[9]不同固液兩相吸附平衡常數(shù)的局限含義及其與吸附位覆蓋度θ的關(guān)系[J]. 葉林順. 環(huán)境化學. 2010(04)
[10]生物吸附材料吸附水中砷的研究進展[J]. 麻芳,曲榮君,孫昌梅,張盈,紀春暖,李秀勇,阮新. 離子交換與吸附. 2010(02)
博士論文
[1]玉米秸稈及其纖維素的改性和吸附水體鎘離子的機理研究[D]. 鄭劉春.華南理工大學 2011
[2]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 2007
碩士論文
[1]活性污泥生物去除六價鉻的初步研究[D]. 張文標.同濟大學 2008
本文編號：3052203
【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：180 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
第一章 緒論
4
2-和 Cr （Ⅵ）環(huán)境危害及去除研究現(xiàn)狀"> 1.1 水中SO4
2-和 Cr （Ⅵ）環(huán)境危害及去除研究現(xiàn)狀
4
2-環(huán)境危害及去除研究現(xiàn)狀"> 1.1.1 水中SO4
2-環(huán)境危害及去除研究現(xiàn)狀
1.1.2 水中Cr （Ⅵ）環(huán)境危害及去除研究現(xiàn)狀
1.2 吸附與吸附材料研究進展
1.2.1 吸附
1.2.2 吸附劑
1.2.3 離子交換
1.3 改性纖維素吸附劑研究現(xiàn)狀
1.3.1 天然纖維素來源、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)
1.3.2 纖維素的化學改性
1.3.3 纖維素的物理改性
1.3.4 纖維素的生物改性
1.3.5 改性纖維素材料吸附陰離子
1.4 農(nóng)業(yè)秸稈及其資源化利用
1.4.1 植物秸稈的組成與結(jié)構(gòu)特性
1.4.2 農(nóng)業(yè)秸稈資源化利用
1.4.3 農(nóng)業(yè)秸稈改性思路分析
1.5 論文研究意義、目的及主要內(nèi)容
1.5.1 論文研究意義與目的
1.5.2 論文主要研究內(nèi)容
第二章 稻草化學改性制備陰離子吸附劑過程研究
2.1 實驗與方法
2.1.1 材料、試劑及儀器
2.1.2 改性稻草陰離子吸附劑的制備
2.1.3 稻草材料中纖維素含量測試
2.1.4 稻草材料氮元素含量分析
4
2-吸附效率的測試"> 2.1.5 SO4
2-吸附效率的測試
2.2 結(jié)果與討論
2.2.1 NaOH 預處理濃度的影響
2.2.2 堿化產(chǎn)物脫水方式的影響
2.2.3 季銨化反應(yīng)溫度的影響
2.2.4 化學改性機理分析
2.2.5 稻草改性成本分析
2.3 本章小結(jié)
第三章 改性稻草吸附劑物理化學結(jié)構(gòu)表征研究
3.1 實驗與方法
3.1.1 實驗材料
3.1.2 掃描電子顯微鏡耦合能譜分析（SEM/EDX）
3.1.3 元素分析及理論吸附容量計算
3.1.4 傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）
13C-NMR)"> 3.1.5 固態(tài)核磁共振碳譜(13C-NMR)
3.1.6 X-射線衍射分析（XRD）
3.1.7 壓汞法孔結(jié)構(gòu)分析
3.2 結(jié)果與討論
3.2.1 表面形貌觀察
3.2.2 元素分析及理論吸附容量
3.2.3 主要功能基團構(gòu)成
3.2.4 纖維素結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化
3.2.5 孔結(jié)構(gòu)分析
3.3 本章小結(jié)
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2-的特性與機理">第四章 改性稻草吸附水中 SO4
2-的特性與機理
4.1 實驗與方法
4.1.1 材料與試劑
4
2-批吸附實驗"> 4.1.2 SO4
2-批吸附實驗
4.1.3 Langmuir和Freundlich吸附等溫模型
4.1.4 吸附熱力學參數(shù)計算方法
4.1.5 吸附動力學模型分析方法
4
2-及 Cl-濃度測試"> 4.1.6 溶液中SO4
2-及 Cl-濃度測試
4.2 結(jié)果與討論
4
2-吸附去除的影響"> 4.2.1 溶液pH值對 SO4
2-吸附去除的影響
4
2-吸附的影響"> 4.2.2 接觸時間和初始濃度對 SO4
2-吸附的影響
4
2-吸附等溫線及吸附容量"> 4.2.3 SO4
2-吸附等溫線及吸附容量
4
2-吸附熱力學特性"> 4.2.4 SO4
2-吸附熱力學特性
4
2-吸附動力學特性"> 4.2.5 SO4
2-吸附動力學特性
4
2-的機理"> 4.2.6 RS-AE 去除 SO4
2-的機理
4.2.7 RS-AE 對多種陰離子的選擇吸附性能
4
2-后 RS-AE 再生性能"> 4.2.8 吸附 SO4
2-后 RS-AE 再生性能
4.3 本章小結(jié)
第五章 改性稻草去除水中 Cr （Ⅵ）的特性與機理
5.1 實驗與方法
5.1.1 材料與試劑
5.1.2 Cr （Ⅵ）批吸附實驗
5.1.3 吸附等溫模型及熱力學參數(shù)計算方法
5.1.4 吸附動力學模型分析方法
5.1.5 溶液中Cr （Ⅵ）、總Cr和Cr （Ⅲ）濃度分析
5.1.6 吸附后Cr的XPS形態(tài)表征分析
5.2 結(jié)果與討論
5.2.1 RS-AE 吸附去除 Cr （Ⅵ）的特性
5.2.2 Cr （Ⅵ）吸附等溫線及吸附容量
5.2.3 Cr （Ⅵ）吸附熱力學特性
5.2.4 Cr （Ⅵ）吸附動力學特性
5.2.5 Cr （Ⅵ）離子交換去除機理
5.2.6 Cr （Ⅵ）還原機理分析
5.3 本章小結(jié)
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2-的特性">第六章 改性稻草固定床與膨脹床分離 SO4
2-的特性
6.1 實驗與方法
6.1.1 實驗材料與試劑
4
2-及再生實驗"> 6.1.2 固定床吸附柱分離 SO4
2-及再生實驗
4
2-的實驗"> 6.1.3 膨脹床吸附柱分離 SO4
2-的實驗
4
2-濃度的測試"> 6.1.4 SO4
2-濃度的測試
6.1.5 流出曲線數(shù)據(jù)分析—Thomas 模型法
6.2 結(jié)果與討論
4
2-的特性分析"> 6.2.1 固定床吸附柱分離 SO4
2-的特性分析
6.2.2 改性稻草膨脹床的膨脹特性
4
2-的特性"> 6.2.3 膨脹床吸附柱分離 SO4
2-的特性
4
2-的比較"> 6.2.4 膨脹床與固定床吸附柱分離 SO4
2-的比較
6.2.5 應(yīng)用 Thomas 模型分析流出曲線
4
2-在 RS-AE 固定床吸附柱上的解析"> 6.2.6 SO4
2-在 RS-AE 固定床吸附柱上的解析
6.3 本章小結(jié)
第七章 改性稻草聯(lián)合微生物去除水中 SO42
7.1 實驗與方法
7.1.1 實驗材料、菌種、試劑和設(shè)備
4
2-的靜態(tài)培養(yǎng)實驗"> 7.1.2 RS-AE 和 SRB 去除 SO4
2-的靜態(tài)培養(yǎng)實驗
4
2-的實驗"> 7.1.3 RS-AE 聯(lián)合微生物連續(xù)去除 SO4
2-的實驗
4
2-、TOC 等指標測試方法"> 7.1.4 SO4
2-、TOC 等指標測試方法
7.1.5 SEM 觀察附著有微生物的 RS-AE 表面形貌
7.2 結(jié)果與討論
7.2.1 SRB 生長情況
4
2-去除特性"> 7.2.2 靜態(tài)培養(yǎng)中 SO4
2-去除特性
4
2-特性"> 7.2.3 RS-AE 聯(lián)合 SRB 連續(xù)去除 SO4
2-特性
7.2.4 RS-AE 表面附著生長微生物——SEM 觀察
7.3 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的研究成果
致謝
附件
【參考文獻】：
期刊論文
[1]化學還原法處理電鍍含鉻廢水的工程應(yīng)用[J]. 李國會,馬相賓,裴燏. 工業(yè)安全與環(huán)保. 2011(10)
[2]吸附劑的制備及其改性技術(shù)研究進展[J]. 藍靜,劉敬勇,黃曼雯,蔡華梅,裴媛媛,王靖宇. 安徽農(nóng)學通報(下半月刊). 2011(16)
[3]植物半纖維素結(jié)構(gòu)研究進展[J]. 余紫蘋,彭紅,林妲,阮榕生,王娜,胡錚,劉玉環(huán),張錦勝. 高分子通報. 2011(06)
[4]殼聚糖吸附廢水中Cr（Ⅵ）的工藝研究[J]. 李春光,鄭賓國,孔殿超. 工業(yè)安全與環(huán)保. 2011(05)
[5]一株硫酸鹽還原菌DSRBa的分離鑒定及特性分析[J]. 劉艷,黨志,劉云,易筱筠,郭楚玲,盧桂寧,周興求. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報. 2011(01)
[6]微生物固定化技術(shù)及其在污水處理領(lǐng)域的研究進展[J]. 屈佳玉. 工業(yè)水處理. 2010(10)
[7]SO42-對SRB顆粒污泥性能的影響[J]. 許雅玲,伍健東,周興求. 環(huán)境科學與技術(shù). 2010(09)
[8]纖維素改性研究進展[J]. 張智峰. 化工進展. 2010(08)
[9]不同固液兩相吸附平衡常數(shù)的局限含義及其與吸附位覆蓋度θ的關(guān)系[J]. 葉林順. 環(huán)境化學. 2010(04)
[10]生物吸附材料吸附水中砷的研究進展[J]. 麻芳,曲榮君,孫昌梅,張盈,紀春暖,李秀勇,阮新. 離子交換與吸附. 2010(02)
博士論文
[1]玉米秸稈及其纖維素的改性和吸附水體鎘離子的機理研究[D]. 鄭劉春.華南理工大學 2011
[2]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 2007
碩士論文
[1]活性污泥生物去除六價鉻的初步研究[D]. 張文標.同濟大學 2008
本文編號：3052203
本文鏈接：http://www.sikaile.net/shengtaihuanjingbaohulunwen/3052203.html
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