糖滤泥吸附剂的制备与吸附性能研究

发布时间：2020-06-17 10:24

【摘要】：糖滤泥含有丰富的有机质如纤维素、木质素、蛋白质、脂肪、糖份等,以及无机物成份,是制糖工业典型的固体废弃物。由于糖滤泥成份复杂、含水率高和极易腐化发臭,因而难以有效地进行工业化大批量高值化处置,也因此造成了环境污染和降低了制糖产业链的经济效益,糖滤泥高值化综合利用迫在眉睫。目前,围绕解决糖滤泥污染和高值化利用问题的研究取得了较多的成果,众多研究均表明糖滤泥具有极高的利用价值和理论研究意义。但是,在糖滤泥作为原料用于吸附剂制备并应用于印染废水处理方面,尚存在诸多有待研究探索之处。本文提出将糖滤泥制成吸附剂并研究其吸附性能及其动力学,旨在为糖滤泥高值化综合利用提供基础理论支撑。本文的主要研究内容及结果如下:(1)糖滤泥高温改性、活性炭的制备以及吸附剂结构表征。将糖滤泥置于(300℃~400℃)下高温煅烧,制得高温改性吸附剂;采用磷酸为活化剂制备糖滤泥活性炭。实验结果表明,300℃高温改性的糖滤泥比表面积为39.847 m~2·g~(-1),结构变得较疏松且有少量的孔结构,有利于吸附的进行;而进一步将糖滤泥活化制成活性炭后,在最优化制备工艺条件下糖滤泥活性炭的比表面积增大至100.631 m~2·g~(-1),总孔容为0.292 cm~3·g~(-1),平均孔径为3.825 nm,碘吸附值为311.42 mg·g~(-1)。糖滤泥活性炭存在明显的孔结构,孔的大小和分布不均匀,以介孔为主。以考察碘吸附值和得率为指标,通过单因素实验和正交试验,确定了糖滤泥活性炭的最优化制备工艺条件:活化剂质量分数为30%、液料比为2.5:1、活化时间为120 min、活化温度为400℃时,糖滤泥活性炭的得率为34.30%。(2)研究高温改性糖滤泥对刚果红的吸附性能及其动力学。采用静态吸附法进行模拟废水的吸附实验,考察了刚果红初始浓度、吸附时间、吸附剂投加量、pH值对脱色率和吸附量的影响,确定了最佳吸附脱色条件,用准一级、准二级和颗粒内扩散方程模拟改性糖滤泥吸附刚果红的动力学行为。实验结果表明,当刚果红初始浓度为100 mg·L~(-1)、吸附时间为120 min、吸附剂投加量为0.1 g及pH值为6时,废水脱色率和吸附量分别为97.22%和32.40 mg.g~(-1);准二级动力学机理更适合解释高温改性糖滤泥对刚果红吸附行为。经高温改性的糖滤泥,是一种优异的吸附剂,可用于对刚果红的吸附。(3)研究高温改性糖滤泥对亚甲基蓝的吸附性能及其动力学。采用静态吸附法进行模拟废水的吸附实验,考察了亚甲基蓝不同初始浓度、吸附时间、吸附剂投加量对脱色率和吸附量的影响,确定了最佳吸附脱色条件,用准一级、准二级和颗粒内扩散方程模拟改性糖滤泥吸附亚甲基蓝的动力学行为。实验结果表明,当吸附时间为120min、吸附剂投加量为0.1g时,废水脱色率和吸附量分为77.77%和24.09mg·g~(-1);准二级动力学方程机理更适合解释高温改性糖滤泥对亚甲基蓝吸附行为。(4)研究研究糖滤泥活性炭对染料废水罗丹明B的吸附性能及其动力学。考察了不同初始浓度、吸附时间、吸附剂投加量和pH对糖滤泥活性炭吸附罗丹明B的影响;用准一级、准二级和颗粒内扩散方程模拟糖滤泥活性炭吸附罗丹明B的动力学行为,用Langmuir和Freundlich吸附等温式模拟糖滤泥活性炭吸附罗丹明B的热力学行为。实验结果表明,当初始浓度为100 mg·L~(-1)、吸附时间为120 min、吸附剂投加量为0.1 g、pH值为4时,废水脱色率最高达99.81%,吸附量为25.02 mg.g~(-1);准二级动力学方程机理更适合解释糖滤泥活性炭对罗丹明B吸附行为,糖滤泥活性炭对吸附罗丹明B的吸附能较好的符合Langmuir单分子层吸附模型。
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X792;O647.33
【图文】：

22图 2-7 原糖滤泥和糖滤泥活性炭的傅里叶红外光谱图7 The FT-IR spectra of raw sugar filter mud and sugar filter activate积及孔径分析别在 100 ℃，200 ℃，300 ℃和 400 ℃条件下进行改和孔径，结果见表 2-5。随着温度的升高，100~300℃容及平均孔径依次的增大，一方面是因为糖滤泥里所因为糖滤泥高温被炭化，形成部分的孔，也可能是因比表面积的逐渐增大。400℃改性糖滤泥的比表面积，性糖滤泥小。为了让吸附剂更好的对染料进行吸附，0℃改性糖滤泥进行实验。

1039 cm-1强吸收峰消失，在 1440-1325 cm-1范围内存在的 1319 cm-1和 1432 cm-1弱吸收峰，可能为脂肪酸类内的羰基基团消失。在 1626 cm-1存在强吸收峰消失，3650-3200 cm-1处可能为醇、酚、酸的-O-H 基团吸收峰消失，3010-2260 cm-1处不饱和碳原子上的=C-H 基团消失。这些官能团的消失，说明高温改性后糖滤泥的化学组分发生了很大的变化，可能是高温改性后糖滤泥中含有的有机物纤维素、木质素、蛋白质、脂肪、糖份等被热解了，剩下的是少量没有被热解的物质或是化学性质稳定的其他物质，可能为单质炭等无机物。糖滤泥活性炭与未改性糖滤泥的红外谱图存在很大的差别，结果见图 2-7。糖滤泥活性炭在 1039 cm-1强吸收峰消失，在 1319 cm-1和 1432 cm-1处可能为脂肪酸类内的羰基基团消失。在 1626 cm-1存在强吸收峰有一定的偏移到 1623 cm-1

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本文编号：2717472