改性秸秆炭黑和膨化秸秆吸附去除废水中氨氮的研究

【摘要】： 农业秸秆通常指玉米、小麦、水稻和其他农作物在收获籽实后剩余的部分。秸秆是农作物的重要副产品,同时,也是工、农业生产的重要生产资源。但是大量秸秆被闲置浪费或就地焚烧。特别是秸秆焚烧,不仅带来了环境污染,也造成了许多事故,对交通和运输安全等构成极大威胁。 氨氮排入湖泊、海湾等水体,容易引起水中藻类及其他微生物大量繁殖,形成富营养化污染。目前，国内外处理氨氮废水的技术主要有物理化学处理法,化学处理法,生物处理法。吸附法作为处理氨氮废水的重要手段,在实际生活中得以广泛应用。目前已有开发新型吸附材料用于吸附处理氨氮废水的报道,而有关改性秸秆吸附处理氨氮废水的研究鲜有报道。 因此,利用农作物秸秆所制成的氨氮吸附剂,由于其成本低,可以大量应用于含氮废水的处理,同时,吸附了大量氨氮的改性秸秆又可作为含氮的肥料,使其还田,不产生固体废弃物。 本文以玉米秸秆为原料,经过化学改性,制备成两种改性玉米秸秆吸附剂；然后选取氨氮为目的污染物,分别进行吸附去除试验,探讨改性秸秆吸附剂对水体中氨氮的去除效果及影响因素,为去除水体中氨氮提供一种新的方法。 在改性方法的研究中,确定了最佳炭黑化方法为在马弗炉中300℃下,密闭炭化30min。并且筛选出硝酸作为改性剂,然后通过正交试验对影响改性效果的投料比、改性剂浓度、活化时间三个影响因素进行了研究,依据对氨氮的去除效果确定了硝酸改性的最佳条件为：取2g秸秆炭黑或者膨化秸秆加入到100mL浓度为6mol／L的硝酸溶液中活化3h。 不同影响因素(投加量、吸附时间、温度、pH、初始浓度)对改性秸秆炭黑吸附氨氮效果的研究表明,随着投加量的提高,改性秸秆炭黑对氨氮的去除率也随之提高,当投加量为10g／L时,改性秸秆炭黑对氨氮有较好的吸附效果。pH值的提高有利于改性秸秆炭黑对氨氮的吸附,pH值为7时,其对氨氮的去除率可达80%以上。改性秸秆炭黑在5min内即可对氨氮进行有效吸附,吸附平衡时间由未改性时的6h缩短至3h。二级动力学和准二级动力学方程能较好的拟合其吸附动力学特征。Langmui、Freundlich、Linear方程能够很好地拟合其等温吸附特征。25℃下,由Langmuir方程所得的最大吸附量为9.08mg／g。Freundlich方程的吸附系数K随温度的升高而增大,说明该吸附是吸热反应,升高温度有利于吸附。 不同影响因素(投加量、吸附时间、温度、pH、初始浓度)对改性膨化秸秆吸附氨氮效果的研究表明,随着投加量的提高,改性膨化秸秆对氨氮的去除率也随之提高,当投加量为12g/L时,改性膨化秸秆对氨氮有较好的吸附效果。pH值的提高有利于改性膨化秸秆对氨氮的吸附,pH值为7时,其对氨氮的去除率可达75%以上。改性膨化秸秆在5min内可对氨氮进行有效吸附,吸附平衡时间由未改性时的7h缩短至5h。二级动力学和准二级动力学方程能较好的拟合其吸附动力学特征。Langmuir、Freundlich、Linear方程能够很好地拟合其等温吸附特征。25℃下,由Langmuir方程所得的最大吸附量为7.53mg／g。Freundlich方程的吸附系数K随温度的升高而增大,说明该吸附是吸热反应,升高温度有利于吸附。 改性秸秆炭黑和膨化秸秆对实际生活废水中的氨氮均有较好的去除效果。试验表明,升高pH有利于改性秸秆炭黑和膨化秸秆对氨氮的去除,从处理实际生活废水的角度,将水样初始pH调到7-8进行处理,能取得较好的去除效果。提高投加量同样可以提高氨氮的去除率。对于改性秸秆炭黑,投加量为10g／L时,对氨氮去除率达到80%以上。对于改性膨化秸秆,投加量为12g/L时,对氨氮去除率接近80%。 论文最后指出，在后续研究中需进一步考察改性玉米秸秆吸附剂对其他阳离子,比如重金属等的吸附去除效果。考察在吸附柱的中试条件下吸附工艺、运行参数的修正等。加大对改性秸秆还田技术的研究,可以使改性秸秆成为真正的环境友好材料,做到使用后的改性秸秆还田,不会带来新的污染问题。 【关键词】：氨氮 秸秆 吸附 解吸
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-12
• 第1章 文献综述12-17
• 1.1 纤维吸附材料及其制备方法12-13
• 1.1.1 纤维吸附材料12
• 1.1.2 制备方法12-13
• 1.2 农业秸秆的利用及研究现状13-15
• 1.2.1 农业秸秆的产生量13
• 1.2.2 农业秸秆利用的方式及特点13-14
• 1.2.3 农业秸秆改性的研究进展14-15
• 1.3 水体中氨氮的危害及相关处理技术15-16
• 1.3.1 水体中氨氮的危害15-16
• 1.32 相关处理技术16
• 1.4 小结16-17
• 第2章 引言17-19
• 2.1 研究目的和意义17
• 2.2 研究目标17
• 2.3 研究内容17-18
• 2.4 技术路线18-19
• 第3章 材料与方法19-23
• 3.1 材料与设备19
• 3.1.1 主要材料与试剂19
• 3.1.2 主要试验设备19
• 3.2 试验方法19-21
• 3.2.1 秸秆炭化条件的优选19
• 3.2.2 改性剂的优选19-20
• 3.2.3 吸附剂表面改性条件的优选20
• 3.2.4 吸附剂对模拟氨氮水样的吸附试验20-21
• 3.2.5 吸附剂对模拟氨氮水样的解吸试验21
• 3.3 氨氮指标的测定方法21-23
• 3.3.1 纳氏试剂比色法21-22
• 3.3.2 水样中氨氮的测定22-23
• 第4章 结果与分析23-38
• 4.1 最佳炭化条件、改性剂和改性条件的选择23-25
• 4.1.1 最佳炭化条件的选择23
• 4.1.2 最佳改性剂的选择23
• 4.1.3 最佳改性条件的选择23-25
• 4.1.4 改性秸秆炭黑和膨化秸秆的清洗制粒25
• 4.2 改性秸秆炭黑对氨氮的吸附解吸试验25-29
• 4.2.1 投加量对吸附效果的影响25
• 4.2.2 改性秸秆炭黑吸附氨氮的动力学特征25-26
• 4.2.3 pH值对吸附效果的影响26-27
• 4.2.4 温度对吸附效果的影响27-28
• 4.2.5 氨氮初始浓度对吸附效果的影响28
• 4.2.6 改性秸秆炭黑对氨氮的等温吸附研究28-29
• 4.2.7 改性秸秆炭黑对氨氮的等温解吸研究29
• 4.3 改性膨化秸秆对氨氮的吸附解吸试验29-34
• 4.3.1 投加量对吸附效果的影响29-30
• 4.3.2 改性膨化秸秆吸附氨氮的动力学特征30-31
• 4.3.3 pH值对吸附效果的影响31
• 4.3.4 温度对吸附效果的影响31-32
• 4.3.5 氨氮初始浓度对吸附效果的影响32-33
• 4.3.6 改性膨化秸秆对氨氮的等温吸附研究33
• 4.3.7 改性膨化秸秆对氨氮的等温解吸研究33-34
• 4.4 改性秸秆炭黑和膨化秸秆对实际废水的处理效果34-38
• 4.4.1 改性秸秆炭黑的处理效果34-36
• 4.4.2 改性膨化秸秆的处理效果36-38
• 第5章 结论与展望38-40
• 5.1 结论38
• 5.2 展望38-40
• 参考文献40-44
• 致谢44-45
• 发表的论文45

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

再生骨料改性处理研究    姜越川;

科尔沁区地下水氨氮超标问题分析    郭立秋;

改性处理对木纤维/聚乳酸生物可降解复合材料性能的影响    李辉;李新功;吴义强;

流动注射法测定地表水中氨氮测量的不确定度评估    肖国起;赵洋甬;赵建平;

响应面法优化玉米蛋白挤出工艺    张艳荣;周清涛;张传智;王大为;

聚合氯化铝污泥吸附除磷的改性研究    吴慧芳;胡文华;

人工湿地填料去除氨氮优化配比及影响因素研究    赵发敏;海热提;韩晓丽;

氨氮在弱透水层中的渗透迁移规律研究    李绪谦;朱雅宁;于光;谢雪;宋爽;

好氧/缺氧生物阴极型微生物燃料电池组合工艺处理含氮废水的研究    谢珊;梁鹏;李亮;黄霞;

循环冷却水系统中氨氮的危害与对策    张光林;

基于风险的典型流域氨氮水质基准及标准探讨    孟伟;闫振广;刘征涛;王宏;余若祯;

新型改性沸石去除微污染水中氨氮的试验研究    李明玉;朱枭强;朱丰华;任刚;

岸滤预处理去除河流水源水中有机物和氨氮的静态试验研究    李爽;翟学东;曹平;刘芳;韩伟;杨家轩;

氨氮胁迫对青鱼幼鱼鳃丝Na+/K+-ATP酶及血清部分生理生化指标的影响    胡毅;黄云;钟蕾;肖调义;文华;郇志利;李金龙;

改性处理黏土胶老化的研究    陈美;敖宁建;陈鹰;余和平;钱红莲;王晨;周慧玲;屈菊兰;郭成坤;

对照标准,破解难题,加快实现创模目标    刘珍祥;宋汀;张博文;马龙宝;

T-ZnO晶须改性高分子复合材料的研究    周祚万;胡书春;刘菁菁;王凯;刘国梅;

膨润土在制浆造纸工业的应用    王洪振;赵传山;

阻燃剂加工技术及研究现状    张清辉;邹勇;郑水林;李杨;

四针状氧化锌晶须改性高分子复合材料    周祚万;胡书春;楚珑晟;刘菁菁;王凯;刘国梅;

如何有效减排氨氮？    环境保护部华东环境保护督查中心 朱风松

国产软质木材改性处理技术    

山东挂牌督办二十八件突出问题    本报记者 周雁凌　季英德

五大工程完成投资20亿元    崔明华　马梅

判断鱼死亡原因的简易方法    无锡市水产站

今年以来沈阳有197个“好天”    记者 李海英　见习记者 吕晴

焦作市力促发展与环保相协调    苏丽娜　记者 宋健

在线低辐射镀膜玻璃的技术和发展    浙江大学蓝星新材料技术有限公司 汪建勋 刘起英

5家单位被挂牌督办    本报记者

快速检测水体中氨氮含量    王婉颐

典型湿地植物对氨氮、有机污染物的耐受性及其机理研究    徐景涛

含高浓度铁锰及氨氮的地下水生物净化效能与工程应用研究    曾辉平

含高浓度铁锰及氨氮的地下水生物净化效能与工程应用研究    曾辉平

玉米秸秆及其纤维素的改性和吸附水体镉离子的机理研究    郑刘春

北运河水体中氨氮的氧化过程及微生物响应特征    于洋

改性棕榈丝吸附水中重金属的研究    吕文刚

改性稻秆吸附剂表征及处理亚甲基蓝溶液的吸附性能研究    刘澜

改性麦糟吸附剂处理重金属废水的研究    李青竹

镁（铝）金属粉的改性及其在金属/水反应推进剂中的应用研究    刘冠鹏

pH、氨氮胁迫对中国对虾细胞凋亡和抗氧化系统影响机理的研究    王芸

改性秸秆炭黑和膨化秸秆吸附去除废水中氨氮的研究    任杰

辽河底泥吸附氨氮研究    吴志军

气态膜吸收法处理丙烯腈废水中的氰化物和氨氮    刘海洋

紫外吸光度法氨氮水质在线分析仪主控系统设计    李明

化学脱氮在皮革废水深度处理中的应用研究    杨晨

无机—有机复合膨润土制备及其处理氨氮和磷的研究    唐文广

粉煤灰合成沸石及氨氮吸附性能的研究    郭俊温

固定化细胞技术在高浓度含氮发酵废水中去除氨氮的研究    王传宝

菌、藻改善水体环境提高凡纳滨对虾幼虾免疫指标和抗逆性的研究    陆家昌

稀土氯铵废水处理的实验研究    姚军朋