改性稻草秸秆—高岭土复合材料的制备及其吸附性能的研究

【摘要】：我国的农业每年可生产大量的秸秆,但其利用率极低,大多将其直接焚烧或闲置在农田。不仅未能对可再生农业废弃物资源进行合理的循环利用,而且还对生态环境造成了严重的威胁。因此,以秸秆为原料来制备新型、高效、低成本的水处理剂；可以实现资源的回收利用,达到“变废为宝”的目的。本文以稻草秸秆为原料,对其进行碱化、醚化改性处理,并与高岭土进行热插层复合,成功制备出性能稳定,环境友好,成本低廉的新型水处理材料。研究其对Cu2+及亚甲基蓝(MB)废水的处理能力,结果显示改性秸秆-高岭土新型水处理材料是一种优质的高效吸附剂,有望在含重金属、染料废水领域得到广泛地应用。研究内容如下：(1)采用氢氧化钠对天然稻草秸秆进行碱化改性处理,并将碱化改性秸秆与高岭土进行热插层复合,制得复合水处理材料(A)。实验结果显示：当碱化改性秸秆：高岭土=1:4, d=4g/L, pH=5.0, T=25℃, CCu2+=100mg/L, t=1h的条件下,碱化改性秸秆-高岭土复合水处理材料对铜离子的吸附率高达90%。经拟合后发现,复合水处理材料的吸附行为符合Langmuir模型和伪二级反应动力学方程。碱化改性秸秆-高岭土复合水处理材料的平衡吸附量约为60mg/g。(2)采用一氯乙酸、氢氧化钠对天然稻草秸秆进行羧甲基改性处理,并将羧甲基改性秸秆与高岭土进行热插层复合,制得复合水处理材料(B)。实验结果显示：当羧甲基改性秸秆：高岭土=2:1, d=5g/L, pH=5.0, T=25℃, CCu2+=150mg/L, t=1h的条件下,羧甲基改性秸秆-高岭土复合水处理材料对铜离子的吸附率高达99%。经拟合后发现,复合水处理材料的吸附行为符合Langmuir模型和伪二级反应动力学方程。羧甲基改性秸秆-高岭土复合水处理材料的平衡吸附量约为243mg/g。(3)采用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、氢氧化钠对天然稻草秸秆进行季铵化改性处理,并将季铵化改性秸秆与高岭土进行热插层复合,制得复合水处理材料(C)。实验结果显示：当季铵化改性秸秆：高岭土=1:2, d=2g/L, pH=7.0, T=25℃, CMB=50mg/L, t=1h的条件下,季铵化改性秸秆-高岭土复合水处理材料对亚甲基蓝(MB)的吸附率高达90%。经拟合后发现,复合水处理材料的吸附行为符合Langmuir模型和伪二级反应动力学方程。季铵化改性秸秆-高岭土复合水处理材料的平衡吸附量约为60mg/g。 【关键词】：稻草秸秆 高岭土 铜离子 亚甲基蓝 吸附性能
【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ424;X703
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-5
• 中文文摘5-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 农业废弃物12-13
• 1.1.1 概述12
• 1.1.2 农作物秸秆12-13
• 1.2 纤维素的改性13-14
• 1.2.1 氧化反应13
• 1.2.2 醚化反应13
• 1.2.3 酯化反应13-14
• 1.2.4 接枝共聚反应14
• 1.2.5 离子交换型纤维素14
• 1.3 高岭土的插层14-15
• 1.3.1 液相插层法14-15
• 1.3.2 蒸发溶剂插层法15
• 1.3.3 机械力化学插层法15
• 1.4 重金属离子与染料废水的危害与处理15-18
• 1.4.1 重金属离子废水的危害15
• 1.4.2 重金属离子废水的处理15-17
• 1.4.3 染料废水的危害与处理17-18
• 1.5 论文的研究目的与意义、创新点和技术路线18-20
• 1.5.1 研究目的和意义18
• 1.5.2 创新点18
• 1.5.3 技术路线18-20
• 第二章 碱化改性秸秆-高岭土复合材料的制备及其对铜离子吸附性能研究20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 实验部分20-22
• 2.2.1 药品与仪器20-21
• 2.2.2 碱化改性秸秆-高岭土复合材料的制备方法21-22
• 2.2.3 碱化改性秸秆-高岭土复合材料的表征22
• 2.2.4 铜离子吸附实验22
• 2.3 结果与讨论22-32
• 2.3.1 表征22-26
• 2.3.2 不同条件对吸附性能的影响26-32
• 2.4 小结32-34
• 第三章 羧甲基改性秸秆-高岭土复合材料的制备及其对铜离子吸附性能研究34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 实验部分34-36
• 3.2.1 药品与仪器34-35
• 3.2.2 羧甲基改性秸秆-高岭土复合材料的制备方法35
• 3.2.3 碱化改性秸秆-高岭土复合材料的表征35-36
• 3.2.4 铜离子吸附实验36
• 3.3 结果与讨论36-46
• 3.3.1 表征36-40
• 3.3.1.1 红外光谱分析(IR)36-39
• 3.3.1.2 热重分析(TG)39
• 3.3.1.3 扫描电镜分析(SEM)39-40
• 3.3.1.4 X射线粉末衍射谱图分析(XRD)40
• 3.3.2 不同条件对吸附性能的影响40-46
• 3.3.2.1 不同配比的影响40-41
• 3.3.2.2 pH的影响41-42
• 3.3.2.3 投加量的影响42-43
• 3.3.2.3 吸附等温线的研究43-44
• 3.3.2.4 吸附动力学的研究44-46
• 3.4 小结46-48
• 第四章 季铵盐改性秸秆-高岭土复合材料的制备及其对亚甲基蓝吸附性能研究48-62
• 4.1 引言48
• 4.2 实验部分48-50
• 4.2.1 药品与仪器48-49
• 4.2.2 季铵盐改性秸秆-高岭土复合材料的制备方法49
• 4.2.3 季铵化改性秸秆-高岭土复合材料的表征49-50
• 4.2.4 亚甲基蓝吸附实验50
• 4.3 结果与讨论50-60
• 4.3.1 表征50-54
• 4.3.2 不同条件对吸附性能的影响54-60
• 4.4 小结60-62
• 第五章 结论与展望62-66
• 5.1 结论62-63
• 5.2 展望63-66
• 参考文献66-74
• 致谢74-76
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果76-78
• 个人简历78-82

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