有机砷对厌氧消化的影响及其吸附去除研究

发布时间：2017-10-15 14:30

  本文关键词：有机砷对厌氧消化的影响及其吸附去除研究

  更多相关文章： 阿散酸 洛克沙胂 厌氧消化 吸附 铁/镧改性蒙脱石

【摘要】：阿散酸(p-ASA)与洛克沙胂(Roxarsone),两种广泛使用的有机砷饲料添加剂,广泛用于畜禽养殖业中,具有促生长、抗球虫、治痢疾、沉积色素等功效。然而添加的这些有机砷大部分进入粪便中,可能对粪便的处置过程产生影响。而排放到自然环境中的有机砷通过雨水径流流入地表水中,以及扩散入地下水中,导致有机砷的环境污染。本论文探究了阿散酸对猪粪与市政垃圾协同厌氧消化的影响；分析在不同离子作用下,微生物对高浓度阿散酸的降解以及对甲烷生成的影响；研究了铁/镧改性蒙脱石对水溶液中洛克沙胂的吸附去除。具体结论如下：首先探究了阿散酸对猪粪分别与果蔬垃圾及厨余协同厌氧消化产甲烷的影响。结果表明：0.1 mmol L-1的阿散酸对厌氧消化过程没有影响,且消化液中砷的含量很低。而0.5 mmol L-1阿散酸对产甲烷的抑制随厨余及果蔬垃圾比例增加而更显著。在高浓度阿散酸的影响下,单独以猪粪为消化原料时,总产甲烷量最大为386.3 mL g-1 VS。产甲烷过程用矫正的Gomperts模型拟合,其拟合的相关系数均较高。消化结束后,绝大部分砷沉淀或吸附在底泥中,只有小部分(～2%)在消化液中,且各组分中砷主要的存在形态为三价砷和五价砷,然后研究了分别在铁离子、铜离子及磷酸根离子的影响下,阿散酸酸在厌氧消化过程中降解规律。其中,消化60天后,在不添加外源离子、添加铁离子、铜离子以及磷酸根离子条件下,以猪粪为底物消化液中阿散酸的降解率分别为99.0%、99.3%、38.3%、98.6%,相应的产甲烷抑制率分别为97.49%、96.38%、13.84%与95.13%。此外,在铜离子的影响下,消化液中无机砷浓度很低。而底物为蔗糖时,消化过程产生严重的酸抑制。消化完成后,上清液中砷的含量同样相对较低,且添加Fe(Ⅲ)后,含量更低,且主要为三价砷和五价砷。而在铜离子的影响下除外,底物为猪粪,74.27%的砷存在于消化液中,且主要为阿散酸。最后研究用改性蒙脱石吸附水溶液中的洛克沙肿。制备了铁/镧改性蒙脱石(Fe/La-Mt),用比表面积测定仪(BET)证实了蒙脱石改性后,比表面积与孔径增大。场发射扫描电镜观察到改性蒙脱石表面形成剥落结构,而煅烧后的铁镧改性蒙脱石(C-Fe/La-Mt)表面形成坍塌结构。结果表明：煅烧前的改性蒙脱石对洛克沙肿的吸附能力大于煅烧后。改性蒙脱石对洛克沙胂的吸附过程可以用伪二级动力学描述,吸附等温线符合Langmuir单层吸附模型。热力学分析表明了吸附为自发吸热过程。且铁/镧改性蒙脱石对洛克沙胂的吸附强度受pH与磷酸根的影响,pH在2.5到8.0范围内,有较高的吸附能力。
【关键词】：阿散酸 洛克沙胂 厌氧消化 吸附 铁/镧改性蒙脱石
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X713
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-16
• 第1章 绪论16-23
• 1.1 有机砷的简介16-17
• 1.1.1 有机砷的使用16
• 1.1.2 有机砷在环境中的转化及危害16-17
• 1.2 厌氧消化工艺的原理及应用17-18
• 1.3 有机砷对厌氧消化的影响18-19
• 1.4 有机砷在水溶液中的降解及去除方法19-21
• 1.4.1 生物转化19
• 1.4.2 物理吸附19-20
• 1.4.3 化学氧化20-21
• 1.5 研究意义及研究内容21-23
• 1.5.1 研究的目的21-22
• 1.5.2 研究的主要内容22-23
• 第2章 阿散酸对猪粪与市政垃圾协同厌氧消化的影响23-39
• 2.1 引言23
• 2.2 材料与方法23-26
• 2.2.1 实验试剂23
• 2.2.2 原料与接种物的性质23-24
• 2.2.3 实验设置24-25
• 2.2.4 砷的分析方法25-26
• 2.2.5 甲烷含量与挥发性脂肪酸浓度测定方法26
• 2.2.6 动力学分析26
• 2.3 结果与讨论26-38
• 2.3.1 挥发性脂肪酸的生成与降解26-29
• 2.3.2 甲烷的生成29-31
• 2.3.3 产甲烷动力学分析31-33
• 2.3.4 无机砷的生成及形态分析33-35
• 2.3.5 砷的分布35-37
• 2.3.6 挥发性固体(VS)的降解37-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第3章 阿散酸协同其他离子对厌氧消化的影响39-48
• 3.1 引言39
• 3.2 材料与方法39-40
• 3.2.1 实验试剂39
• 3.2.2 原料与接种物性质39
• 3.2.3 实验设置39-40
• 3.2.4 分析方法40
• 3.3 结果与讨论40-47
• 3.3.1 VFA的生成与降解40-41
• 3.3.2 甲烷的生成41-43
• 3.3.3 阿散酸的降解以及无机砷的生成43
• 3.3.4 机砷的产生及形态分析43-45
• 3.3.5 砷在泥水混合物中的分布及形态分析45-46
• 3.3.6 污泥表面扫描电镜分析46-47
• 3.4 本章总结47-48
• 第4章 铁/镧改性蒙脱石对洛克沙胂的吸附去除研究48-63
• 4.1 引言48
• 4.2 材料与方法48-50
• 4.2.1 实验药剂48
• 4.2.2 钠基蒙脱石与铁镧改性蒙脱石的制备48-49
• 4.2.3 批次吸附实验49
• 4.2.4 分析方法49-50
• 4.3 结果与讨论50-62
• 4.3.1 原材料与改性蒙脱石的表征分析50-52
• 4.3.2 接触时间的影响52-53
• 4.3.3 吸附动力学分析53-55
• 4.3.4 吸附等温线分析55-58
• 4.3.5 热力学分析58-59
• 4.3.6 环境因素的影响59-60
• 4.3.7 XPS分析60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第5章 结论与展望63-65
• 5.1 结论63
• 5.2 展望63-65
• 参考文献65-72
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况72

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本文编号：1037639