改性稻草去除水中SO 4 2- 和Cr（Ⅵ）的特性和机理研究
发布时间：2021-02-26 06:36
硫酸根离子(SO42-)和六价铬（Cr （VI））等阴离子污染物是水体中常见的一类污染组分，能引起各种各样的环境问题。从它们都呈负电性的特点考虑，基于静电作用的吸附分离有可能成为一种有效的阴离子污染物去除方法。吸附法速度快，吸附剂种类多，有多种选择，还可回收有价值资源，在水处理领域应用前景广阔。特别是，从工农业废弃物中开发低成本吸附剂用于废水处理，可同时实现废物资源化利用和水污染治理的双重目的，这也是国内外研究的热点。本论文以南方常见的稻草秸秆为原料，通过化学改性的方法制备了阴离子吸附剂（RS-AE），对稻草化学改性过程和RS-AE的表面形貌、化学结构进行了分析和表征，并在此基础上研究了RS-AE吸附去除SO42-、Cr （VI）的特性和机理，及RS-AE吸附柱动态分离SO42-的特性，并初步探讨了RS-AE与微生物联合作用去除SO42-的性能。本研究直接以稻草秸秆为原料，通过NaOH碱化、环氧氯丙烷醚化交联、三...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：180 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
4
2-和 Cr （Ⅵ）环境危害及去除研究现状"> 1.1 水中SO4
2-和 Cr （Ⅵ）环境危害及去除研究现状
4
2-环境危害及去除研究现状"> 1.1.1 水中SO4
2-环境危害及去除研究现状
1.1.2 水中Cr （Ⅵ）环境危害及去除研究现状
1.2 吸附与吸附材料研究进展
1.2.1 吸附
1.2.2 吸附剂
1.2.3 离子交换
1.3 改性纤维素吸附剂研究现状
1.3.1 天然纤维素来源、结构及性质
1.3.2 纤维素的化学改性
1.3.3 纤维素的物理改性
1.3.4 纤维素的生物改性
1.3.5 改性纤维素材料吸附阴离子
1.4 农业秸秆及其资源化利用
1.4.1 植物秸秆的组成与结构特性
1.4.2 农业秸秆资源化利用
1.4.3 农业秸秆改性思路分析
1.5 论文研究意义、目的及主要内容
1.5.1 论文研究意义与目的
1.5.2 论文主要研究内容
第二章 稻草化学改性制备阴离子吸附剂过程研究
2.1 实验与方法
2.1.1 材料、试剂及仪器
2.1.2 改性稻草阴离子吸附剂的制备
2.1.3 稻草材料中纤维素含量测试
2.1.4 稻草材料氮元素含量分析
4
2-吸附效率的测试"> 2.1.5 SO4
2-吸附效率的测试
2.2 结果与讨论
2.2.1 NaOH 预处理浓度的影响
2.2.2 碱化产物脱水方式的影响
2.2.3 季铵化反应温度的影响
2.2.4 化学改性机理分析
2.2.5 稻草改性成本分析
2.3 本章小结
第三章 改性稻草吸附剂物理化学结构表征研究
3.1 实验与方法
3.1.1 实验材料
3.1.2 扫描电子显微镜耦合能谱分析（SEM/EDX）
3.1.3 元素分析及理论吸附容量计算
3.1.4 傅立叶变换红外光谱（FT-IR）
13C-NMR)"> 3.1.5 固态核磁共振碳谱(13C-NMR)
3.1.6 X-射线衍射分析（XRD）
3.1.7 压汞法孔结构分析
3.2 结果与讨论
3.2.1 表面形貌观察
3.2.2 元素分析及理论吸附容量
3.2.3 主要功能基团构成
3.2.4 纤维素结晶结构变化
3.2.5 孔结构分析
3.3 本章小结
4
2-的特性与机理">第四章 改性稻草吸附水中 SO4
2-的特性与机理
4.1 实验与方法
4.1.1 材料与试剂
4
2-批吸附实验"> 4.1.2 SO4
2-批吸附实验
4.1.3 Langmuir和Freundlich吸附等温模型
4.1.4 吸附热力学参数计算方法
4.1.5 吸附动力学模型分析方法
4
2-及 Cl-浓度测试"> 4.1.6 溶液中SO4
2-及 Cl-浓度测试
4.2 结果与讨论
4
2-吸附去除的影响"> 4.2.1 溶液pH值对 SO4
2-吸附去除的影响
4
2-吸附的影响"> 4.2.2 接触时间和初始浓度对 SO4
2-吸附的影响
4
2-吸附等温线及吸附容量"> 4.2.3 SO4
2-吸附等温线及吸附容量
4
2-吸附热力学特性"> 4.2.4 SO4
2-吸附热力学特性
4
2-吸附动力学特性"> 4.2.5 SO4
2-吸附动力学特性
4
2-的机理"> 4.2.6 RS-AE 去除 SO4
2-的机理
4.2.7 RS-AE 对多种阴离子的选择吸附性能
4
2-后 RS-AE 再生性能"> 4.2.8 吸附 SO4
2-后 RS-AE 再生性能
4.3 本章小结
第五章 改性稻草去除水中 Cr （Ⅵ）的特性与机理
5.1 实验与方法
5.1.1 材料与试剂
5.1.2 Cr （Ⅵ）批吸附实验
5.1.3 吸附等温模型及热力学参数计算方法
5.1.4 吸附动力学模型分析方法
5.1.5 溶液中Cr （Ⅵ）、总Cr和Cr （Ⅲ）浓度分析
5.1.6 吸附后Cr的XPS形态表征分析
5.2 结果与讨论
5.2.1 RS-AE 吸附去除 Cr （Ⅵ）的特性
5.2.2 Cr （Ⅵ）吸附等温线及吸附容量
5.2.3 Cr （Ⅵ）吸附热力学特性
5.2.4 Cr （Ⅵ）吸附动力学特性
5.2.5 Cr （Ⅵ）离子交换去除机理
5.2.6 Cr （Ⅵ）还原机理分析
5.3 本章小结
4
2-的特性">第六章 改性稻草固定床与膨胀床分离 SO4
2-的特性
6.1 实验与方法
6.1.1 实验材料与试剂
4
2-及再生实验"> 6.1.2 固定床吸附柱分离 SO4
2-及再生实验
4
2-的实验"> 6.1.3 膨胀床吸附柱分离 SO4
2-的实验
4
2-浓度的测试"> 6.1.4 SO4
2-浓度的测试
6.1.5 流出曲线数据分析—Thomas 模型法
6.2 结果与讨论
4
2-的特性分析"> 6.2.1 固定床吸附柱分离 SO4
2-的特性分析
6.2.2 改性稻草膨胀床的膨胀特性
4
2-的特性"> 6.2.3 膨胀床吸附柱分离 SO4
2-的特性
4
2-的比较"> 6.2.4 膨胀床与固定床吸附柱分离 SO4
2-的比较
6.2.5 应用 Thomas 模型分析流出曲线
4
2-在 RS-AE 固定床吸附柱上的解析"> 6.2.6 SO4
2-在 RS-AE 固定床吸附柱上的解析
6.3 本章小结
第七章 改性稻草联合微生物去除水中 SO42
7.1 实验与方法
7.1.1 实验材料、菌种、试剂和设备
4
2-的静态培养实验"> 7.1.2 RS-AE 和 SRB 去除 SO4
2-的静态培养实验
4
2-的实验"> 7.1.3 RS-AE 联合微生物连续去除 SO4
2-的实验
4
2-、TOC 等指标测试方法"> 7.1.4 SO4
2-、TOC 等指标测试方法
7.1.5 SEM 观察附着有微生物的 RS-AE 表面形貌
7.2 结果与讨论
7.2.1 SRB 生长情况
4
2-去除特性"> 7.2.2 静态培养中 SO4
2-去除特性
4
2-特性"> 7.2.3 RS-AE 联合 SRB 连续去除 SO4
2-特性
7.2.4 RS-AE 表面附着生长微生物——SEM 观察
7.3 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]化学还原法处理电镀含铬废水的工程应用[J]. 李国会,马相宾,裴燏. 工业安全与环保. 2011(10)
[2]吸附剂的制备及其改性技术研究进展[J]. 蓝静,刘敬勇,黄曼雯,蔡华梅,裴媛媛,王靖宇. 安徽农学通报(下半月刊). 2011(16)
[3]植物半纤维素结构研究进展[J]. 余紫苹,彭红,林妲,阮榕生,王娜,胡铮,刘玉环,张锦胜. 高分子通报. 2011(06)
[4]壳聚糖吸附废水中Cr（Ⅵ）的工艺研究[J]. 李春光,郑宾国,孔殿超. 工业安全与环保. 2011(05)
[5]一株硫酸盐还原菌DSRBa的分离鉴定及特性分析[J]. 刘艳,党志,刘云,易筱筠,郭楚玲,卢桂宁,周兴求. 农业环境科学学报. 2011(01)
[6]微生物固定化技术及其在污水处理领域的研究进展[J]. 屈佳玉. 工业水处理. 2010(10)
[7]SO42-对SRB颗粒污泥性能的影响[J]. 许雅玲,伍健东,周兴求. 环境科学与技术. 2010(09)
[8]纤维素改性研究进展[J]. 张智峰. 化工进展. 2010(08)
[9]不同固液两相吸附平衡常数的局限含义及其与吸附位覆盖度θ的关系[J]. 叶林顺. 环境化学. 2010(04)
[10]生物吸附材料吸附水中砷的研究进展[J]. 麻芳,曲荣君,孙昌梅,张盈,纪春暖,李秀勇,阮新. 离子交换与吸附. 2010(02)
博士论文
[1]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[D]. 郑刘春.华南理工大学 2011
[2]利用农业秸秆制备阴离子吸附剂及其性能的研究[D]. 王宇.山东大学 2007
硕士论文
[1]活性污泥生物去除六价铬的初步研究[D]. 张文标.同济大学 2008
本文编号：3052203
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：180 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
4
2-和 Cr （Ⅵ）环境危害及去除研究现状"> 1.1 水中SO4
2-和 Cr （Ⅵ）环境危害及去除研究现状
4
2-环境危害及去除研究现状"> 1.1.1 水中SO4
2-环境危害及去除研究现状
1.1.2 水中Cr （Ⅵ）环境危害及去除研究现状
1.2 吸附与吸附材料研究进展
1.2.1 吸附
1.2.2 吸附剂
1.2.3 离子交换
1.3 改性纤维素吸附剂研究现状
1.3.1 天然纤维素来源、结构及性质
1.3.2 纤维素的化学改性
1.3.3 纤维素的物理改性
1.3.4 纤维素的生物改性
1.3.5 改性纤维素材料吸附阴离子
1.4 农业秸秆及其资源化利用
1.4.1 植物秸秆的组成与结构特性
1.4.2 农业秸秆资源化利用
1.4.3 农业秸秆改性思路分析
1.5 论文研究意义、目的及主要内容
1.5.1 论文研究意义与目的
1.5.2 论文主要研究内容
第二章 稻草化学改性制备阴离子吸附剂过程研究
2.1 实验与方法
2.1.1 材料、试剂及仪器
2.1.2 改性稻草阴离子吸附剂的制备
2.1.3 稻草材料中纤维素含量测试
2.1.4 稻草材料氮元素含量分析
4
2-吸附效率的测试"> 2.1.5 SO4
2-吸附效率的测试
2.2 结果与讨论
2.2.1 NaOH 预处理浓度的影响
2.2.2 碱化产物脱水方式的影响
2.2.3 季铵化反应温度的影响
2.2.4 化学改性机理分析
2.2.5 稻草改性成本分析
2.3 本章小结
第三章 改性稻草吸附剂物理化学结构表征研究
3.1 实验与方法
3.1.1 实验材料
3.1.2 扫描电子显微镜耦合能谱分析（SEM/EDX）
3.1.3 元素分析及理论吸附容量计算
3.1.4 傅立叶变换红外光谱（FT-IR）
13C-NMR)"> 3.1.5 固态核磁共振碳谱(13C-NMR)
3.1.6 X-射线衍射分析（XRD）
3.1.7 压汞法孔结构分析
3.2 结果与讨论
3.2.1 表面形貌观察
3.2.2 元素分析及理论吸附容量
3.2.3 主要功能基团构成
3.2.4 纤维素结晶结构变化
3.2.5 孔结构分析
3.3 本章小结
4
2-的特性与机理">第四章 改性稻草吸附水中 SO4
2-的特性与机理
4.1 实验与方法
4.1.1 材料与试剂
4
2-批吸附实验"> 4.1.2 SO4
2-批吸附实验
4.1.3 Langmuir和Freundlich吸附等温模型
4.1.4 吸附热力学参数计算方法
4.1.5 吸附动力学模型分析方法
4
2-及 Cl-浓度测试"> 4.1.6 溶液中SO4
2-及 Cl-浓度测试
4.2 结果与讨论
4
2-吸附去除的影响"> 4.2.1 溶液pH值对 SO4
2-吸附去除的影响
4
2-吸附的影响"> 4.2.2 接触时间和初始浓度对 SO4
2-吸附的影响
4
2-吸附等温线及吸附容量"> 4.2.3 SO4
2-吸附等温线及吸附容量
4
2-吸附热力学特性"> 4.2.4 SO4
2-吸附热力学特性
4
2-吸附动力学特性"> 4.2.5 SO4
2-吸附动力学特性
4
2-的机理"> 4.2.6 RS-AE 去除 SO4
2-的机理
4.2.7 RS-AE 对多种阴离子的选择吸附性能
4
2-后 RS-AE 再生性能"> 4.2.8 吸附 SO4
2-后 RS-AE 再生性能
4.3 本章小结
第五章 改性稻草去除水中 Cr （Ⅵ）的特性与机理
5.1 实验与方法
5.1.1 材料与试剂
5.1.2 Cr （Ⅵ）批吸附实验
5.1.3 吸附等温模型及热力学参数计算方法
5.1.4 吸附动力学模型分析方法
5.1.5 溶液中Cr （Ⅵ）、总Cr和Cr （Ⅲ）浓度分析
5.1.6 吸附后Cr的XPS形态表征分析
5.2 结果与讨论
5.2.1 RS-AE 吸附去除 Cr （Ⅵ）的特性
5.2.2 Cr （Ⅵ）吸附等温线及吸附容量
5.2.3 Cr （Ⅵ）吸附热力学特性
5.2.4 Cr （Ⅵ）吸附动力学特性
5.2.5 Cr （Ⅵ）离子交换去除机理
5.2.6 Cr （Ⅵ）还原机理分析
5.3 本章小结
4
2-的特性">第六章 改性稻草固定床与膨胀床分离 SO4
2-的特性
6.1 实验与方法
6.1.1 实验材料与试剂
4
2-及再生实验"> 6.1.2 固定床吸附柱分离 SO4
2-及再生实验
4
2-的实验"> 6.1.3 膨胀床吸附柱分离 SO4
2-的实验
4
2-浓度的测试"> 6.1.4 SO4
2-浓度的测试
6.1.5 流出曲线数据分析—Thomas 模型法
6.2 结果与讨论
4
2-的特性分析"> 6.2.1 固定床吸附柱分离 SO4
2-的特性分析
6.2.2 改性稻草膨胀床的膨胀特性
4
2-的特性"> 6.2.3 膨胀床吸附柱分离 SO4
2-的特性
4
2-的比较"> 6.2.4 膨胀床与固定床吸附柱分离 SO4
2-的比较
6.2.5 应用 Thomas 模型分析流出曲线
4
2-在 RS-AE 固定床吸附柱上的解析"> 6.2.6 SO4
2-在 RS-AE 固定床吸附柱上的解析
6.3 本章小结
第七章 改性稻草联合微生物去除水中 SO42
7.1 实验与方法
7.1.1 实验材料、菌种、试剂和设备
4
2-的静态培养实验"> 7.1.2 RS-AE 和 SRB 去除 SO4
2-的静态培养实验
4
2-的实验"> 7.1.3 RS-AE 联合微生物连续去除 SO4
2-的实验
4
2-、TOC 等指标测试方法"> 7.1.4 SO4
2-、TOC 等指标测试方法
7.1.5 SEM 观察附着有微生物的 RS-AE 表面形貌
7.2 结果与讨论
7.2.1 SRB 生长情况
4
2-去除特性"> 7.2.2 静态培养中 SO4
2-去除特性
4
2-特性"> 7.2.3 RS-AE 联合 SRB 连续去除 SO4
2-特性
7.2.4 RS-AE 表面附着生长微生物——SEM 观察
7.3 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]化学还原法处理电镀含铬废水的工程应用[J]. 李国会,马相宾,裴燏. 工业安全与环保. 2011(10)
[2]吸附剂的制备及其改性技术研究进展[J]. 蓝静,刘敬勇,黄曼雯,蔡华梅,裴媛媛,王靖宇. 安徽农学通报(下半月刊). 2011(16)
[3]植物半纤维素结构研究进展[J]. 余紫苹,彭红,林妲,阮榕生,王娜,胡铮,刘玉环,张锦胜. 高分子通报. 2011(06)
[4]壳聚糖吸附废水中Cr（Ⅵ）的工艺研究[J]. 李春光,郑宾国,孔殿超. 工业安全与环保. 2011(05)
[5]一株硫酸盐还原菌DSRBa的分离鉴定及特性分析[J]. 刘艳,党志,刘云,易筱筠,郭楚玲,卢桂宁,周兴求. 农业环境科学学报. 2011(01)
[6]微生物固定化技术及其在污水处理领域的研究进展[J]. 屈佳玉. 工业水处理. 2010(10)
[7]SO42-对SRB颗粒污泥性能的影响[J]. 许雅玲,伍健东,周兴求. 环境科学与技术. 2010(09)
[8]纤维素改性研究进展[J]. 张智峰. 化工进展. 2010(08)
[9]不同固液两相吸附平衡常数的局限含义及其与吸附位覆盖度θ的关系[J]. 叶林顺. 环境化学. 2010(04)
[10]生物吸附材料吸附水中砷的研究进展[J]. 麻芳,曲荣君,孙昌梅,张盈,纪春暖,李秀勇,阮新. 离子交换与吸附. 2010(02)
博士论文
[1]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[D]. 郑刘春.华南理工大学 2011
[2]利用农业秸秆制备阴离子吸附剂及其性能的研究[D]. 王宇.山东大学 2007
硕士论文
[1]活性污泥生物去除六价铬的初步研究[D]. 张文标.同济大学 2008
本文编号：3052203
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3052203.html
