新型磁性生物炭的研制及其处理废水中Cd 2+ 、Pb 2+ 的研究
发布时间：2021-10-11 11:32
随着人类工业化进程的迅速发展,水体重金属污染形势日渐加剧,严重危害人体健康。吸附法作为一种高效、便捷且使用范围最为广泛的重金属污染水体处理方法,其重难点在于吸附材料的选择。本文将利用常见的农副产品-稻壳进行不同温度炭化,筛选出对模拟工业废水中镉、铅吸附效果最佳的稻壳炭前驱体,然后通过液相还原-共沉淀法负载磁性Fe3O4,制备一种能够通过外加磁场回收,且能多次循环利用的新型磁性生物炭吸附材料（Fe3O4/BC）。依据Fe3O4/BC吸附模拟工业废水中Cd2+、Pb2+的基础影响因素试验,探明了溶液pH值、接触时间、Fe3O4/BC的添加量、溶液初始浓度以及反应温度对单一重金属吸附体系溶液中Cd2+、Pb2+的吸附效果的影响,同时对整个吸附过程进行吸附动力学和等温热力学的模型分析,结合Fe3O4/BC的（BET）比表面积、（SEM）电镜、（FTIR）红外光谱、以及（XPS）光电子能谱等一系列表征,探究Fe3O4/BC对模拟工业废水中Cd2+、Pb2+的可能吸附机理。同时还对Fe3O4/BC进行了吸附-解吸试验和模拟实际废水小试,讨论了Fe3O4/BC的再生能力和实际应用效果。主要结果如下:...
【文章来源】：中南林业科技大学湖南省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 水体重金属污染现状及危害
1.1.1 水体重金属污染现状
1.1.2 水体重金属污染的危害
1.2 国内外研究现状
1.2.1 水体重金属污染处理方法
1.2.2 生物炭吸附研究进展
1.2.3 磁性纳米Fe_3O_4研究现状
1.3 课题来源、研究目的及意义、研究内容、技术路线
1.3.1 课题来源
1.3.2 研究目的及意义
1.3.3 研究内容
1.3.4 技术路线图
第二章 磁性生物炭Fe_3O_4/BC的研制
2.1 试验材料与仪器设备
2.1.1 实验材料
2.1.2 仪器设备
2.2 试验方法
2.2.1 最优热解温度稻壳炭筛选
2.2.2 磁性生物炭Fe_3O_4/BC的制备
2.2.3 稻壳炭与Fe_3O_4/BC的吸附能力比较
2.3 结果与讨论
2.3.1 最优热解温度稻壳炭筛选
2.3.2 磁性生物炭Fe_3O_4/BC的制备
2.3.3 稻壳炭、Fe_3O_4及Fe_3O_4/BC的吸附能力比较
2.4 本章小结
第三章 稻壳炭及Fe_3O_4/BC的性能表征
3.1 实验材料与仪器设备
3.1.1 实验材料
3.1.2 仪器设备
3.2 试验方法
3.2.1 SEM分析
3.2.2 BET分析
3.2.3 FTIR红外分析
3.2.4 XPS分析
3.2.5 Raman光谱分析
3.2.6 磁性性能分析
3.3 结果与讨论
3.3.1 SEM分析
3.3.2 BET分析
3.3.3 FTIR红外分析
3.3.4 XPS分析
3.3.5 Raman光谱分析
3.3.6 磁性性能分析
3.4 本章小结
第四章 Fe_3O_4/BC处理废水中Cd~(2+)、Pb~(2+)的机制探讨
4.1 试验方法
4.1.1 吸附试验研究
4.1.2 数据处理方法
4.2 结果与讨论
4.2.1 pH值对吸附的影响
4.2.2 Fe_3O_4/BC添加量对吸附的影响
4.2.3 接触时间对吸附的影响
4.2.4 温度及初始浓度对吸附的影响
4.2.5 吸附动力学分析
4.2.6 等温吸附分析
4.2.7 吸附机制初探
4.3 本章小结
第五章 Fe_3O_4/BC的再生及工业废水小试
5.1 试验材料与仪器设备
5.2 试验方法
5.2.1 Fe_3O_4/BC的再生试验
5.2.2 Fe_3O_4/BC对Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及混合吸附体系的吸附
5.2.3 模拟工业废水小试
5.3 结果与讨论
5.3.1 Fe_3O_4/BC的再生能力分析
5.3.2 Fe_3O_4/BC对Cd~(2+) 、Pb~(2+)单一及混合吸附体系的吸附
5.3.3 模拟工业废水小试
5.4 本章小结
第六章 创新点、结论及展望
6.1 创新点
6.2 结论
6.3 展望
参考文献
附录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]以壳聚糖膜为可再生吸附剂提取废水中的Cr（Ⅵ）[J]. 杨振彦,李巧玲. 工业水处理. 2019(03)
[2]膨润土负载壳聚糖对水中Cu（II）的吸附特性研究[J]. 李玉洁,李雨佳,李红芬,柯俊峰,何晓曼,李柏林. 矿产保护与利用. 2019(01)
[3]镉对植物的毒害及植物解毒机制研究进展[J]. 杨红霞,陈俊良,刘崴. 江苏农业科学. 2019(02)
[4]茶渣修饰磁性Fe3O4纳米粒子协同吸附铜铅离子的研究[J]. 唐跃武,江勇,杨英,苏光辰,施海珊,张惠. 环境污染与防治. 2019(01)
[5]生物炭吸附去除水中有机污染物的研究进展[J]. 常飞,程文博,张天旭. 能源研究与信息. 2018(04)
[6]不同热解温度生物炭对Pb（Ⅱ）的吸附研究[J]. 刘杰,施胜利,贾月慧,高凡,梁琼,苏世鸣,杨建军,曾希柏,王滔. 农业环境科学学报. 2018(11)
[7]稻壳清洁化处理技术在白酒生产中的应用[J]. 张煜行,李泽霞,王豹,姚红梅,倪靖岳,程宗志,李苏蕊,安惠玲. 酿酒科技. 2018(12)
[8]生物炭负载纳米羟基磷灰石复合材料的制备及对铅离子的吸附特性[J]. 张连科,王洋,王维大,李玉梅,孙鹏,韩剑宏,姜庆宏. 化工进展. 2018(09)
[9]玉米秸秆生物炭对重金属镉、铅的吸附性能[J]. 邹继颖,孙大志,赵家伟,王书成,李健炜,李文悦,吕逸寒,窦赫扬. 北华大学学报(自然科学版). 2018(04)
[10]镉对MCF-10A人乳腺细胞基因组DNA甲基化及miRNA表达的影响[J]. 李碧云,蔡日东,余日安. 毒理学杂志. 2018(02)
博士论文
[1]功能化磁性纳米材料的制备及其对水中污染物的去除[D]. 连丽丽.吉林大学 2014
[2]铁碳材料的制备及其处理典型重金属配合物和含氧酸根废水的研究[D]. 陈润华.中南大学 2013
[3]应用硅藻土处理含重金属离子废水相关理论基础及关键技术研究[D]. 朱健.中南林业科技大学 2013
[4]改性棕榈丝吸附水中重金属的研究[D]. 吕文刚.华东理工大学 2012
[5]离子交换树脂改性及在起爆药废水中应用研究[D]. 王菲.南京理工大学 2010
硕士论文
[1]改性活性炭吸附水中典型重金属的试验研究[D]. 陈莽.重庆大学 2015
[2]固定化生物吸附剂对重金属铜的吸附性能研究[D]. 马迎春.湖南大学 2013
[3]海藻酸钠包埋啤酒酵母和活性炭对Cu（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）的竞争性吸附[D]. 卢明.湖南大学 2013
[4]聚合物强化超滤处理重金属废水[D]. 郜国英.中南大学 2011
本文编号：3430424
【文章来源】：中南林业科技大学湖南省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 水体重金属污染现状及危害
1.1.1 水体重金属污染现状
1.1.2 水体重金属污染的危害
1.2 国内外研究现状
1.2.1 水体重金属污染处理方法
1.2.2 生物炭吸附研究进展
1.2.3 磁性纳米Fe_3O_4研究现状
1.3 课题来源、研究目的及意义、研究内容、技术路线
1.3.1 课题来源
1.3.2 研究目的及意义
1.3.3 研究内容
1.3.4 技术路线图
第二章 磁性生物炭Fe_3O_4/BC的研制
2.1 试验材料与仪器设备
2.1.1 实验材料
2.1.2 仪器设备
2.2 试验方法
2.2.1 最优热解温度稻壳炭筛选
2.2.2 磁性生物炭Fe_3O_4/BC的制备
2.2.3 稻壳炭与Fe_3O_4/BC的吸附能力比较
2.3 结果与讨论
2.3.1 最优热解温度稻壳炭筛选
2.3.2 磁性生物炭Fe_3O_4/BC的制备
2.3.3 稻壳炭、Fe_3O_4及Fe_3O_4/BC的吸附能力比较
2.4 本章小结
第三章 稻壳炭及Fe_3O_4/BC的性能表征
3.1 实验材料与仪器设备
3.1.1 实验材料
3.1.2 仪器设备
3.2 试验方法
3.2.1 SEM分析
3.2.2 BET分析
3.2.3 FTIR红外分析
3.2.4 XPS分析
3.2.5 Raman光谱分析
3.2.6 磁性性能分析
3.3 结果与讨论
3.3.1 SEM分析
3.3.2 BET分析
3.3.3 FTIR红外分析
3.3.4 XPS分析
3.3.5 Raman光谱分析
3.3.6 磁性性能分析
3.4 本章小结
第四章 Fe_3O_4/BC处理废水中Cd~(2+)、Pb~(2+)的机制探讨
4.1 试验方法
4.1.1 吸附试验研究
4.1.2 数据处理方法
4.2 结果与讨论
4.2.1 pH值对吸附的影响
4.2.2 Fe_3O_4/BC添加量对吸附的影响
4.2.3 接触时间对吸附的影响
4.2.4 温度及初始浓度对吸附的影响
4.2.5 吸附动力学分析
4.2.6 等温吸附分析
4.2.7 吸附机制初探
4.3 本章小结
第五章 Fe_3O_4/BC的再生及工业废水小试
5.1 试验材料与仪器设备
5.2 试验方法
5.2.1 Fe_3O_4/BC的再生试验
5.2.2 Fe_3O_4/BC对Cd~(2+)、Pb~(2+)单一及混合吸附体系的吸附
5.2.3 模拟工业废水小试
5.3 结果与讨论
5.3.1 Fe_3O_4/BC的再生能力分析
5.3.2 Fe_3O_4/BC对Cd~(2+) 、Pb~(2+)单一及混合吸附体系的吸附
5.3.3 模拟工业废水小试
5.4 本章小结
第六章 创新点、结论及展望
6.1 创新点
6.2 结论
6.3 展望
参考文献
附录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]以壳聚糖膜为可再生吸附剂提取废水中的Cr（Ⅵ）[J]. 杨振彦,李巧玲. 工业水处理. 2019(03)
[2]膨润土负载壳聚糖对水中Cu（II）的吸附特性研究[J]. 李玉洁,李雨佳,李红芬,柯俊峰,何晓曼,李柏林. 矿产保护与利用. 2019(01)
[3]镉对植物的毒害及植物解毒机制研究进展[J]. 杨红霞,陈俊良,刘崴. 江苏农业科学. 2019(02)
[4]茶渣修饰磁性Fe3O4纳米粒子协同吸附铜铅离子的研究[J]. 唐跃武,江勇,杨英,苏光辰,施海珊,张惠. 环境污染与防治. 2019(01)
[5]生物炭吸附去除水中有机污染物的研究进展[J]. 常飞,程文博,张天旭. 能源研究与信息. 2018(04)
[6]不同热解温度生物炭对Pb（Ⅱ）的吸附研究[J]. 刘杰,施胜利,贾月慧,高凡,梁琼,苏世鸣,杨建军,曾希柏,王滔. 农业环境科学学报. 2018(11)
[7]稻壳清洁化处理技术在白酒生产中的应用[J]. 张煜行,李泽霞,王豹,姚红梅,倪靖岳,程宗志,李苏蕊,安惠玲. 酿酒科技. 2018(12)
[8]生物炭负载纳米羟基磷灰石复合材料的制备及对铅离子的吸附特性[J]. 张连科,王洋,王维大,李玉梅,孙鹏,韩剑宏,姜庆宏. 化工进展. 2018(09)
[9]玉米秸秆生物炭对重金属镉、铅的吸附性能[J]. 邹继颖,孙大志,赵家伟,王书成,李健炜,李文悦,吕逸寒,窦赫扬. 北华大学学报(自然科学版). 2018(04)
[10]镉对MCF-10A人乳腺细胞基因组DNA甲基化及miRNA表达的影响[J]. 李碧云,蔡日东,余日安. 毒理学杂志. 2018(02)
博士论文
[1]功能化磁性纳米材料的制备及其对水中污染物的去除[D]. 连丽丽.吉林大学 2014
[2]铁碳材料的制备及其处理典型重金属配合物和含氧酸根废水的研究[D]. 陈润华.中南大学 2013
[3]应用硅藻土处理含重金属离子废水相关理论基础及关键技术研究[D]. 朱健.中南林业科技大学 2013
[4]改性棕榈丝吸附水中重金属的研究[D]. 吕文刚.华东理工大学 2012
[5]离子交换树脂改性及在起爆药废水中应用研究[D]. 王菲.南京理工大学 2010
硕士论文
[1]改性活性炭吸附水中典型重金属的试验研究[D]. 陈莽.重庆大学 2015
[2]固定化生物吸附剂对重金属铜的吸附性能研究[D]. 马迎春.湖南大学 2013
[3]海藻酸钠包埋啤酒酵母和活性炭对Cu（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）的竞争性吸附[D]. 卢明.湖南大学 2013
[4]聚合物强化超滤处理重金属废水[D]. 郜国英.中南大学 2011
本文编号：3430424
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