玉米秸秆活性炭的改性及处理对苯二酚废水的研究

【摘要】：在我国秸秆是农业废弃物主要来源之一,目前主要用于沼气或肥料发酵,资源利用率还很低,利用作物秸秆资源制备活性炭进行污水处理,不仅可实现农业固废的资源化利用,还能减少处理成本,创造良好的环境和社会效益。本研究以玉米秸秆活性炭为研究对象,选取氨水、Na2CO3做为改性剂,运用正交试验的方法,对其进行优化改性。对改性前后的活性炭进行表征研究,并用改性前后的三种活性炭吸附对苯二酚废水,考虑吸附反应的时间、对苯二酚溶液pH值、活性炭的添加量、对苯二酚溶液的初始浓度等因素对去除率的影响。结果表明:(1)氨水浓度为15%,改性时间为8h,改性温度为15℃时,活性炭能与氨水充分作用,吸附量达到最佳。活性炭吸附量由41.25mg/g升高到77.5mg/g;Na2CO3浓度为1.5mol/L,改性时间为6h,改性温度为15℃时,吸附效果最佳,活性炭吸附量为68.75mg/g。(2)采用比表面孔径分布测定仪和傅立叶红外变换光谱仪对秸秆炭进行表征后发现经过氨水改性秸秆活性炭的比表面积由25.9107m2/g增加到72.128m2/g,表面主要引入了含氮官能团;经过Na2CO3溶液改性秸秆活性炭比表面积增加到80.496m2/g,表面含碳基团增多;两种改性方法都会使秸秆活性炭平均孔径变小,介孔数量增加。(3)经过氨水改性后对苯二酚的去除率比改性前的去除率有明显的提高;对苯二酚的去除率随反应时间及活性炭投加量的增加而增加,随其初始浓度的增加而变小,在pH=7的条件下更有利于对苯二酚的吸附。其对于对苯二酚的吸附可以较好的符合Freundlich等温吸附模型,相关系数为0.9992,吸附动力学分析则表明其吸附对苯二酚的过程可以较好的符合准二级动力学模型,准二级动力学相关系数为0.9901。(4)经过Na2CO3溶液改性后的活性炭对于对苯二酚的去除率也有有明显的提高,对苯二酚的去除率随反应时间及活性炭投加量的增加而增加,随其初始浓度的增加而变小。在pH=7的条件下更有利于对苯二酚的吸附。其对对苯二酚的吸附符合Freundlich等温吸附模型,相关系数为0.9903。Na2CO3改性活性炭的吸附动力学分析则表明其对苯二酚的吸附过程可以较好的符合准二级动力学模型,相关系数为0.9899。 【关键词】：玉米秸秆活性炭 改性 吸附 对苯二酚
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;TQ424.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-23
• 1.1 酚类物质及其处理现状11-17
• 1.1.1 酚类污染物简介11-12
• 1.1.2 酚类污染物处理现状12-17
• 1.2 活性炭概述17-18
• 1.3 活性炭改性机理及方法18-21
• 1.3.1 物理改性法18-19
• 1.3.2 化学改性法19-21
• 1.3.3 物理化学联合法21
• 1.4 研究背景和意义21-22
• 1.4.1 研究背景21-22
• 1.4.2 研究意义22
• 1.5 课题研究内容22-23
• 2 秸秆炭的改性实验与表征23-42
• 2.1 改性实验的材料以及改性的方法23-27
• 2.1.1 实验主要试剂与仪器23-24
• 2.1.2 对活性炭进行预处理24
• 2.1.3 秸秆活性炭的正交实验24
• 2.1.4 实验分析检测方法24-27
• 2.2 实验结果与分析27-42
• 2.2.1 氨水改性对秸秆活性炭正交实验结果分析27-29
• 2.2.2 氨水改性条件对活性炭吸附量的影响29-31
• 2.2.3 Na2CO3改性对秸秆活性炭正交实验结果分析31-33
• 2.2.4 Na2CO3改性对秸秆活性炭去除率的影响因素33-35
• 2.2.5 改性秸秆活性炭的表征35-42
• 3 氨水改性玉米秸秆活性炭吸附对苯二酚废水的研究42-54
• 3.1 试验方法42-43
• 3.1.1 吸附时间影响42
• 3.1.2 pH值影响42
• 3.1.3 活性炭投加量影响42
• 3.1.4 对苯二酚初始浓度的影响42-43
• 3.1.5 吸附等温线分析43
• 3.1.6 动力学分析43
• 3.2 结果与讨论43-52
• 3.2.1 反应时间对去除效果的影响43-44
• 3.2.2 废水pH对去除效果的影响44-45
• 3.2.3 活性炭投加量对去除效果的影响45-46
• 3.2.4 对苯二酚初始浓度对秸秆活性炭去除率的影响46-47
• 3.2.5 吸附等温线的研究分析47-49
• 3.2.6 动力学分析49-52
• 3.3 本章小结52-54
• 4 Na_2CO_3溶液改性活性炭吸附对苯二酚的结果讨论54-64
• 4.1 试验方法54-55
• 4.1.1 吸附时间影响54
• 4.1.2 pH值影响54
• 4.1.3 活性炭投加量影响54
• 4.1.4 对苯二酚初始浓度的影响54
• 4.1.5 吸附等温线分析54-55
• 4.1.6 动力学分析55
• 4.2 结果与讨论55-62
• 4.2.1 吸附反应时间对于对苯二酚去除效率的影响55-56
• 4.2.2 pH对于对苯二酚的去除效率的影响56-57
• 4.2.3 活性炭投加量对去除效果的影响57-58
• 4.2.4 对苯二酚的初始浓度对去除效果存在的影响58
• 4.2.5 活性炭吸附等温线的分析58-60
• 4.2.6 动力学分析60-62
• 4.3 本章小结62-64
• 5 结论与建议64-66
• 5.1 结论64-65
• 5.2 建议65-66
• 参考文献66-73
• 硕士学位期间取得的研究成果73-74
• 致谢74-75

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