玉米秸秆活性炭吸附苯酚废水的研究

【摘要】：随着中国经济的快速发展,淡水资源遭到日益严重的污染,对于污废水的治理迫在眉睫。同时随着环保意识的提高,吸附技术作为一种具有低投入、高效率、环境友好等诸多优点的处理技术。通过利用农作废弃物所制备的活性炭吸附废水技术研究是如今的一大热点。本论文以玉米秸秆活性炭作为此实验的吸附剂,用NaOH作改性玉米秸秆活性炭的物质,用苯酚作为该实验的吸附质有机物,利用静态实验,考察了玉米秸秆活性炭改性前后对模拟废水含有的苯酚的吸附性能,并对其去除机理进行探讨。主要研究内容及结果如下:1.通过设计三因素四水平的改性条件,对玉米秸秆活性炭改性后,选出最佳改性条件下的玉米秸秆活性炭,研究对其苯酚的吸附性能,最高的除吸附去除率比改性前高出21%以上。2.通过对不同吸附时间、温度、p H、玉米秸秆活性炭的用量、苯酚初始浓度等条件研究玉米秸秆活性炭改性前后对苯酚废水的去除效果。在研究范围内,随着吸附时间的延长吸附率从增加到平衡;温度的升高不利于吸附效率;在酸性及中性条件下有利于玉米秸秆活性炭对苯酚的吸附;不同活性炭用量和苯酚初始浓度的实验可以计算出改性后的玉米秸秆活性炭的最大吸附饱和量为19.51mg/g。3.通过对玉米秸秆活性炭吸附等温过程及吸附动力学的研究,Langmuir型和Freundlich型玉米秸秆活性炭吸附等温线拟合结果表明,玉米秸秆活性炭对苯酚的等温吸附过程更加符合Freundlich型吸附吸附方程;说明玉米秸秆活性炭的表面结构复杂是非均匀表面,在Freundlich方程参数中n1,说明改性前后玉米秸秆活性炭都有利于对苯酚的吸附;准一级动力学和准二级动力学线性拟合对比后,准二级动力学方程与该实验数据吻合程度很高,拟合系数都0.98,说明准二级动力学适用于整个吸附过程中控制速率的机理分析,为从实验到实际应用提供可靠的设计参数信息。本文对改性前后玉米秸秆活性炭进行表征,改性后的玉米秸秆活性炭在一定程度上增加了其比表面积;改变其孔径结构,增加了玉米秸秆活性炭中的微孔以及中孔的数量;改变其表面的有效官能团。玉米秸秆活性炭这三方面的改变,是玉米秸秆活性炭对苯酚吸附效果提升的根本原因。对玉米秸秆活性炭吸附苯酚等温以及动力学研究为实际应用提供一定可靠的设计参数信息。 【关键词】：玉米秸秆活性炭 NaOH改性 苯酚废水 吸附
【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
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 国内外秸秆利用现状11-12
• 1.2 秸秆的组成与结构12
• 1.3 秸秆开发和利用中存在的问题以及未来的发展趋势12-13
• 1.4 酚类污染物13-16
• 1.4.1 苯酚的性质13
• 1.4.2 含酚废水的来源13-14
• 1.4.3 含酚废水的危害14
• 1.4.4 含酚废水的处理方法14-16
• 1.5 活性炭的利用现状16-19
• 1.5.1 活性炭的应用背景16-17
• 1.5.2 活性炭的结构与性能17-18
• 1.5.3 活性炭的改性方法18-19
• 1.6 课题研究目的意义及主要内容19-21
• 1.6.1 课题研究目的19
• 1.6.2 理论意义19-20
• 1.6.3 研究的内容20-21
• 2 实验仪器与方法21-26
• 2.1 实验器材21-22
• 2.1.1 实验材料21
• 2.1.2 实验仪器21-22
• 2.2 玉米秸秆活性炭的预处理22
• 2.3 设计改性玉米秸秆活性炭的正交试验22
• 2.4 活性炭吸附理论研究方法22-26
• 2.4.1 Langmuir吸附等温式23-24
• 2.4.2 Freundlich吸附等温式24
• 2.4.3 活性炭吸附动力学理论24-26
• 3 改性玉米秸秆活性炭吸附苯酚影响因子的研究26-35
• 3.1 活性炭改性的正交试验26-28
• 3.2 活性炭结构与性能的表征28-34
• 3.2.1 活性炭红外光谱的表征28-29
• 3.2.2 扫描电镜29-30
• 3.2.3 活性炭比表面积的测定30-31
• 3.2.4 活性炭的孔容积和孔面积31-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 玉米秸秆活性炭吸附苯酚性能的研究35-45
• 4.1 苯酚标准曲线的绘制35-36
• 4.2 改性前后的玉米秸秆活性炭对苯酚的吸附平衡时间的确定36-37
• 4.3 活性炭用量对吸附效果的影晌37-39
• 4.4 苯酚初始浓度对吸附效果的影响39-40
• 4.5 温度对吸附效果的影晌40-42
• 4.6 pH对玉米秸秆活性炭改性前和改性后吸附苯酚效果的影晌42-44
• 4.7 本章小结44-45
• 5 玉米秸秆活性炭吸附等温过程及动力学研究45-53
• 5.1 等温吸附曲线45-48
• 5.1.1 Langmuir线性趋势分析45-47
• 5.1.2 Freundlieh线性趋势分析47-48
• 5.1.3 结果与分析48
• 5.2 动力学分析48-52
• 5.2.1 准一级动力学吸附速率模型49-50
• 5.2.2 准二级动力学吸附速率模型50-51
• 5.2.3 动力学的结果与分析51-52
• 5.3 本章小结52-53
• 6 结论与建议53-55
• 6.1 结论53
• 6.2 展望53-55
• 参考文献55-62
• 攻读硕士学位期间发表及录用学术论文62-63
• 致谢63-64

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