微波法玉米秸秆活性炭制备与应用研究

【摘要】： 我国是农业大国,农业资源废料和副产品产生量巨大。农业废料在生产过程中由于可利用品位不高,成分复杂,二次开发成本高、难度大,同时缺乏政策的引导和资金的投入,导致农业废料污染呈现出数量大、品质差、危害多的特点,目前这些废料大多被随意丢弃在农田,或是被直接燃烧掉了,不仅造成资源的大量浪费,还会产生严重的环境污染,特别是大气污染。因此农业废料已成为社会一大公害,开展农业废弃物的资源化综合利用具有重要的现实意义。 本研究是以农业废料中的玉米秸秆为原料,利用微波加热化学活化的方法将其转化为优质活性炭的方法。研究了主要操作条件(活化剂与原料的浸泡比例、活化剂浓度、活化剂浸渍时间、微波功率、辐照时间)对活性炭吸附能力的影响,以正交实验方法得出活性炭生产的最佳工艺条件,并将实验产品用于对二级生化处理出水的吸附。 通过制备与吸附实验,以氯化锌为活化剂,微波法玉米秸秆活性炭的制备条件中各因素对产品碘值的影响顺序从大到小为:固液比,活化剂浓度,浸渍时间,微波功率,辐照时间;对产品亚甲基蓝吸附值的影响顺序从大到小为:固液比,微波功率,活化剂浓度,微波辐照时间,浸渍时间;对玉米秸秆活性炭产率的影响从大到小依此是:微波功率,固液比,微波辐照时间,活化剂浓度,浸渍时间。最佳制备条件为微波功率595W,活化剂氯化锌浸渍浓度为40%,微波辐照时间为9min,浸渍时间为24h,固液比为1:3.0。以磷酸为活化剂时,各因素对玉米秸秆活性炭碘值的影响从大到小依此是:微波功率,活化剂浓度,辐照时间,浸渍时间;对玉米秸秆活性炭亚甲基蓝吸附值的影响从大到小依此是:微波功率,活化剂浓度,微波辐照时间,浸渍时间;对玉米各因素对玉米秸秆活性炭产率的影响从大到小依此是:微波功率,活化剂浓度,浸渍时间,微波辐照时间。最佳制备条件为微波功率595W,活化剂磷酸浓度为50%,微波辐照时间为8min,浸渍时间为36h。 通过对微波氯化锌法制备的活性炭对二级出水中的COD与P作静态吸附实验的研究,考察了活性炭投加量,吸附平衡时间,废水的pH值三种因素对吸附效果的影响,并以弗兰德利希模型作吸附等温线。结果表明对COD的吸附,最佳吸附条件是:活性炭投加量不少于14g/L,吸附平衡时间40min,pH控制为5至7之间,吸附容量为4.127mg/g。对污水厂二级出水中的P进行吸附,最佳的吸附条件是:活性炭投加量不小于3g/L,吸附平衡时间为90min,溶液pH值控制在3～7之间,吸附后P浓度为0.2728mg/g。 以农业废弃物为原料,采用微波加热化学活化法制备活性炭不仅可以解决农业废弃物的回收再利用问题,拓宽活性炭生产的原料来源,还为污水厂的污水深度处理提供了新的尝试与材料,具有较好的社会经济和环境效益。 【关键词】：玉米秸秆 微波 活性炭 深度处理
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TQ424.1
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题的研究背景目的及意义9-13
• 1.1.1 农业废料概述9-10
• 1.1.2 农业废料的资源化利用10-11
• 1.1.3 微波制备农业废料活性炭的国内外研究动态11-12
• 1.1.4 课题研究的目的意义12-13
• 1.2 课题研究的内容和创新点13-14
• 1.2.1 课题研究的内容13
• 1.2.2 课题的创新点13-14
• 第二章 文献综述14-32
• 2.1 玉米秸秆的综合利用14-23
• 2.1.1 秸秆的产生与分布14
• 2.1.2 秸秆的组成和特点14-15
• 2.1.3 玉米秸秆的处理方式15-23
• 2.2 活性炭及其活性炭的传统制备方法23-27
• 2.2.1 活性炭的基础知识23-24
• 2.2.2 活性炭的制备方法24-27
• 2.3 微波技术27-32
• 2.3.1 微波加热的原理27-28
• 2.3.2 微波加热的特点28-29
• 2.3.3 微波制备玉米秸秆活性炭可行性及工艺筛选29-32
• 第三章 实验准备部分32-38
• 3.1 玉米秸秆活性炭的制备及检测实验32-35
• 3.1.1 实验原材料32
• 3.1.2 实验试剂及实验仪器32-33
• 3.1.3 实验方法及装置33
• 3.1.4 分析测试方法33-35
• 3.2 玉米秸秆活性炭的应用实验35-38
• 3.2.1 实验试剂及实验仪器35
• 3.2.2 实验方法35-38
• 第四章 玉米秸秆活性炭制备工艺条件的研究38-55
• 4.1 氯化锌作活化剂玉米秸秆活性炭制备工艺条件的研究38-45
• 4.1.1 单因素制备条件对玉米秸秆活性炭吸附性能的影响38-43
• 4.1.2 正交试验优化制备条件43-45
• 4.2 磷酸作活化剂玉米秸秆活性炭制备工艺条件的研究45-52
• 4.2.1 单因素制备条件对玉米秸秆活性炭吸附性能的影响46-49
• 4.2.2 正交试验优化制备条件49-52
• 4.3 玉米秸秆活性炭的理化特性分析52-53
• 4.3.1 玉米秸秆活性炭与商业活性炭内部结构对比分析52-53
• 4.3.2 农业废弃物活性炭理化性能指标分析53
• 4.4 本章小节53-55
• 第五章 玉米秸秆活性炭的应用实验研究55-67
• 5.1 COD的吸附实验55-61
• 5.1.1 操作条件对COD的吸附效果的影响55-58
• 5.1.2 等温吸附实验58-61
• 5.2 总磷的吸附实验61-65
• 5.2.1 操作条件对磷吸附效果的影响61-64
• 5.2.2 等温吸附实验64-65
• 5.3 本章小节65-67
• 第六章 结论与建议67-69
• 6.1 结论67-68
• 6.2 建议68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文73

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