季胺化及负载铁复合改性芦苇吸附磷的效果研究
发布时间：2022-05-08 16:17
秸秆是重要的农业副产品,由于我国是农业大国,每年秸秆产量接近10亿吨,综合利用率不到50%左右,不但浪费资源,还导致环境污染。同时,过多的磷排入水中会造成水体富营养化。吸附法在磷的去除上优势明显。在当前整个吸附剂材料的领域中,离子交换树脂虽然具有吸附效率高的优点,但成本过于高昂,广泛利用的前景并不大,基于以上这些事实,将随处可见的农业衍生及其废弃物通过改性的方式制备出阴离子吸附材料的意义重大。本文通过铵化反应将具有正电性质的季胺基引入到芦苇秸秆中,同时利用铁对磷强烈的配体吸附,以Fe3+与季胺基团制备了复合吸附材料,通过单因素试验和基于Box-Behnken设计的响应曲面法考察了四种单因素变量对PO43-去除率的影响及其交互作用得出最佳制备条件;借助扫描电镜等测试手段来表征改性芦苇杆的形貌特征结构和物理化学性质;考察在不同影响因素下改性芦苇秸秆吸附剂对磷的吸附特性,采用Langmuir和Freundlich研究磷的吸附平衡;根据吸附动力学和扩散模型分析改性芦苇秸秆去除磷的动力学特性并研究吸附机理。研究改性芦苇秸秆吸附剂的...
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 文献综述
1.1 课题研究背景
1.1.1 农业秸秆及其综合利用现状
1.1.2 芦苇的生态学特征与利用现状
1.1.3 黄河南海湿地生态及水质概况
1.1.4 磷污染的来源及其危害
1.2 磷的去除研究
1.3 吸附及吸附剂的研究进展
1.3.1 吸附
1.3.2 吸附材料的研究进展
1.4 纤维素改性材料的研究进展
1.4.1 纤维素的结构与性质
1.4.2 纤维素的改性方式
1.4.3 改性纤维素材料吸附阴离子
1.4.4 改性芦苇秸秆纤维素材料吸附磷酸根思路分析
1.5 选题目的及意义
1.5.1 选题目的
1.5.2 选题意义
1.6 研究方案
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术路线
2 材料与方法
2.1 试验试剂和材料
2.2 试验方法
2.2.1 磷酸根标准溶液的配制及浓度检测
2.2.2 改性芦苇秸秆的制备方法
2.2.3 改性芦苇秸秆的表征方法
2.2.4 吸附方法
3 改性芦苇秸秆吸附剂制备条件的优化研究
3.1 单因素试验
3.1.1 氢氧化钠浓度影响
3.1.2 交联及铵化温度的影响
3.1.3 铁盐浓度的影响
3.2 响应曲面法优化与分析
3.2.1 基于Box-Behnken的试验设计
3.2.2 响应曲面模型建立与分析
3.2.3 试验优化与验证
3.3 本章小结
4 改性芦苇秸秆吸附剂的表征分析
4.1 表面形貌观察
4.2 红外光谱分析
4.3 X射线衍射分析
4.4 本章小结
5 改性芦苇秸秆吸附PO_4~(3-)的特性与机理
5.1 溶液pH值对吸附的影响
5.2 吸附剂投加量对吸附的影响
5.3 接触时间对吸附的影响及吸附动力学
5.4 吸附等温线
5.5 吸附机理
5.6 本章小结
6 改性芦苇秸秆的解吸特性与毒理性分析
6.1 解吸液种类对解吸性能的影响实验
6.2 解吸液浓度对解吸性能的影响实验
6.3 解吸时间对解吸性能的影响实验
6.4 解吸温度对解吸效果的影响
6.5 循环利用成本分析
6.6 季胺化改性芦苇秸秆毒理性分析
6.7 本章小结
结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]混合改性芦苇生物炭对水中磷酸盐的吸附特性研究[J]. 郑宁捷,唐登勇,胡洁丽,张聪,胥瑞晨. 中国农村水利水电. 2018(06)
[2]壳聚糖载纳米羟基氧化铁对水中磷的吸附[J]. 杨金梅,吕建波,李莞璐,孙力平,王少坡,程方. 环境工程学报. 2018(05)
[3]响应曲面法优化氧化铜渣浮选提铜工艺[J]. 王安琪,王永良,叶礼平,鲁永刚,钱鹏,叶树峰. 化工学报. 2018(07)
[4]海藻酸锆/聚N-异丙基丙烯酰胺半互穿网络凝胶球的除磷性能[J]. 曾学阳,骆华勇,张耀坤,荣宏伟,曾子君,钟广汇. 环境科学. 2018(06)
[5]自燃煤矸石吸附磷的动力学和热力学[J]. 丁伟,巴图其木格,张玲玲,白淑琴. 环境工程学报. 2017(07)
[6]黄土颗粒吸附水解尿液中磷酸盐特性及机制[J]. 蒋善庆,王晓昌. 化工进展. 2017(07)
[7]沸石/水合氧化锆吸附水中的磷[J]. 林丽丹,王哲,顾伟,吴德意. 环境工程学报. 2017(02)
[8]载纳米铁花生壳的制备及其吸附除磷性能[J]. 孙霄,盛梅,沈晓强,曹国民. 环境工程学报. 2017(01)
[9]中国农业固体废弃物秸秆的资源化处置途径分析[J]. 马骁轩,蔡红珍,付鹏,刘爱菊. 生态环境学报. 2016(01)
[10]新型重金属离子吸附剂的研究进展[J]. 林本兰,吴兰兰,崔升,沈晓冬,张晓征,周游. 材料导报. 2015(19)
博士论文
[1]黑曲霉—稻草秸秆复合吸附剂吸附重金属离子特征及机制研究[D]. 王婧瑶.哈尔滨工业大学 2017
[2]水稻秸秆还田腐解规律及土壤养分特性的研究[D]. 闫超.东北农业大学 2015
[3]改性稻草去除水中SO42-和Cr（Ⅵ）的特性和机理研究[D]. 曹威.华南理工大学 2012
[4]玉米秸秆的改性及其对六价铬离子吸附性能的研究[D]. 陈素红.山东大学 2012
[5]固定化脂肪酶促酯交换反应制备低能量可可脂的研究[D]. 吴炜亮.华南理工大学 2012
硕士论文
[1]小麦秸秆的化学改性、表征及吸油性能研究[D]. 邓凯迪.西安石油大学 2018
[2]改性玉米秸秆去除水中硝酸根和磷酸根的特性和机理研究[D]. 隋欣恬.华南理工大学 2017
[3]麦糟阴离子吸附剂的制备及其用于低浓度含砷水的吸附研究[D]. 王东霜.江西理工大学 2015
[4]植物秸秆改性制备的纤维素黄原酸钙盐吸附特性与工艺优化研究[D]. 刘雪琴.华中农业大学 2014
[5]纤维素醚化改性及活性染料印花糊料的应用研究[D]. 周乃锋.浙江理工大学 2013
[6]羧甲基纤维素/β-环糊精水凝胶的制备及其工业废水处理应用研究[D]. 王如军.华南理工大学 2013
[7]化学除磷强化A~2/O工艺脱氮除磷试验研究[D]. 马艳娜.郑州大学 2013
[8]河道富营养化原位生态修复工程技术研究[D]. 奚姝.浙江大学 2012
[9]改性芦竹季胺盐型吸附剂的制备及其对磷酸根吸附性能的研究[D]. 王文懿.山东大学 2010
[10]木质原料中纤维素及木粉乙酰化改性的研究[D]. 李静.北京林业大学 2010
本文编号：3651973
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 文献综述
1.1 课题研究背景
1.1.1 农业秸秆及其综合利用现状
1.1.2 芦苇的生态学特征与利用现状
1.1.3 黄河南海湿地生态及水质概况
1.1.4 磷污染的来源及其危害
1.2 磷的去除研究
1.3 吸附及吸附剂的研究进展
1.3.1 吸附
1.3.2 吸附材料的研究进展
1.4 纤维素改性材料的研究进展
1.4.1 纤维素的结构与性质
1.4.2 纤维素的改性方式
1.4.3 改性纤维素材料吸附阴离子
1.4.4 改性芦苇秸秆纤维素材料吸附磷酸根思路分析
1.5 选题目的及意义
1.5.1 选题目的
1.5.2 选题意义
1.6 研究方案
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术路线
2 材料与方法
2.1 试验试剂和材料
2.2 试验方法
2.2.1 磷酸根标准溶液的配制及浓度检测
2.2.2 改性芦苇秸秆的制备方法
2.2.3 改性芦苇秸秆的表征方法
2.2.4 吸附方法
3 改性芦苇秸秆吸附剂制备条件的优化研究
3.1 单因素试验
3.1.1 氢氧化钠浓度影响
3.1.2 交联及铵化温度的影响
3.1.3 铁盐浓度的影响
3.2 响应曲面法优化与分析
3.2.1 基于Box-Behnken的试验设计
3.2.2 响应曲面模型建立与分析
3.2.3 试验优化与验证
3.3 本章小结
4 改性芦苇秸秆吸附剂的表征分析
4.1 表面形貌观察
4.2 红外光谱分析
4.3 X射线衍射分析
4.4 本章小结
5 改性芦苇秸秆吸附PO_4~(3-)的特性与机理
5.1 溶液pH值对吸附的影响
5.2 吸附剂投加量对吸附的影响
5.3 接触时间对吸附的影响及吸附动力学
5.4 吸附等温线
5.5 吸附机理
5.6 本章小结
6 改性芦苇秸秆的解吸特性与毒理性分析
6.1 解吸液种类对解吸性能的影响实验
6.2 解吸液浓度对解吸性能的影响实验
6.3 解吸时间对解吸性能的影响实验
6.4 解吸温度对解吸效果的影响
6.5 循环利用成本分析
6.6 季胺化改性芦苇秸秆毒理性分析
6.7 本章小结
结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]混合改性芦苇生物炭对水中磷酸盐的吸附特性研究[J]. 郑宁捷,唐登勇,胡洁丽,张聪,胥瑞晨. 中国农村水利水电. 2018(06)
[2]壳聚糖载纳米羟基氧化铁对水中磷的吸附[J]. 杨金梅,吕建波,李莞璐,孙力平,王少坡,程方. 环境工程学报. 2018(05)
[3]响应曲面法优化氧化铜渣浮选提铜工艺[J]. 王安琪,王永良,叶礼平,鲁永刚,钱鹏,叶树峰. 化工学报. 2018(07)
[4]海藻酸锆/聚N-异丙基丙烯酰胺半互穿网络凝胶球的除磷性能[J]. 曾学阳,骆华勇,张耀坤,荣宏伟,曾子君,钟广汇. 环境科学. 2018(06)
[5]自燃煤矸石吸附磷的动力学和热力学[J]. 丁伟,巴图其木格,张玲玲,白淑琴. 环境工程学报. 2017(07)
[6]黄土颗粒吸附水解尿液中磷酸盐特性及机制[J]. 蒋善庆,王晓昌. 化工进展. 2017(07)
[7]沸石/水合氧化锆吸附水中的磷[J]. 林丽丹,王哲,顾伟,吴德意. 环境工程学报. 2017(02)
[8]载纳米铁花生壳的制备及其吸附除磷性能[J]. 孙霄,盛梅,沈晓强,曹国民. 环境工程学报. 2017(01)
[9]中国农业固体废弃物秸秆的资源化处置途径分析[J]. 马骁轩,蔡红珍,付鹏,刘爱菊. 生态环境学报. 2016(01)
[10]新型重金属离子吸附剂的研究进展[J]. 林本兰,吴兰兰,崔升,沈晓冬,张晓征,周游. 材料导报. 2015(19)
博士论文
[1]黑曲霉—稻草秸秆复合吸附剂吸附重金属离子特征及机制研究[D]. 王婧瑶.哈尔滨工业大学 2017
[2]水稻秸秆还田腐解规律及土壤养分特性的研究[D]. 闫超.东北农业大学 2015
[3]改性稻草去除水中SO42-和Cr（Ⅵ）的特性和机理研究[D]. 曹威.华南理工大学 2012
[4]玉米秸秆的改性及其对六价铬离子吸附性能的研究[D]. 陈素红.山东大学 2012
[5]固定化脂肪酶促酯交换反应制备低能量可可脂的研究[D]. 吴炜亮.华南理工大学 2012
硕士论文
[1]小麦秸秆的化学改性、表征及吸油性能研究[D]. 邓凯迪.西安石油大学 2018
[2]改性玉米秸秆去除水中硝酸根和磷酸根的特性和机理研究[D]. 隋欣恬.华南理工大学 2017
[3]麦糟阴离子吸附剂的制备及其用于低浓度含砷水的吸附研究[D]. 王东霜.江西理工大学 2015
[4]植物秸秆改性制备的纤维素黄原酸钙盐吸附特性与工艺优化研究[D]. 刘雪琴.华中农业大学 2014
[5]纤维素醚化改性及活性染料印花糊料的应用研究[D]. 周乃锋.浙江理工大学 2013
[6]羧甲基纤维素/β-环糊精水凝胶的制备及其工业废水处理应用研究[D]. 王如军.华南理工大学 2013
[7]化学除磷强化A~2/O工艺脱氮除磷试验研究[D]. 马艳娜.郑州大学 2013
[8]河道富营养化原位生态修复工程技术研究[D]. 奚姝.浙江大学 2012
[9]改性芦竹季胺盐型吸附剂的制备及其对磷酸根吸附性能的研究[D]. 王文懿.山东大学 2010
[10]木质原料中纤维素及木粉乙酰化改性的研究[D]. 李静.北京林业大学 2010
本文编号：3651973
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