發(fā)布時(shí)間：2017-07-19 13:20

  本文關(guān)鍵詞：原位生成氫氧化鎂對(duì)水溶液中木質(zhì)素磺酸鈉的吸附性能研究

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【摘要】：木質(zhì)素磺酸鈉(Sodium Lignosulfonate, SLSN)作為一種傳統(tǒng)型表面活性劑,常被作為驅(qū)油劑應(yīng)用于油田生產(chǎn)過程中以提高原油的采收率,在此過程中,會(huì)產(chǎn)生大量的含有表面活性劑的廢水。如果大量的表面活性劑存在于水體中,會(huì)引起生態(tài)系統(tǒng)短期或長(zhǎng)期的變化,對(duì)水生動(dòng)植物和人類都有較大危害,該類廢水在排放之前必須經(jīng)過有效的處理。本文采用可溶性鎂鹽在堿性條件下原位生成氫氧化鎂(Mg(OH)2)納米顆粒作為吸附劑,處理含有SLSN的模擬廢水。原位生成的Mg(OH)2納米顆粒具有粒徑小、比表面積大的特性,同時(shí)顆粒表面帶有正電荷,通過強(qiáng)的靜電作用能夠有效的吸附帶負(fù)電荷的SLSN。本文主要研究了不同吸附條件下例如可溶性鎂鹽的投加量、溶液pH、SLSN的初始濃度、接觸時(shí)間、溫度和共存的競(jìng)爭(zhēng)陰離子對(duì)SLSN吸附性能的影響；利用掃描電子顯微鏡(SEM)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)、X-射線衍射(XRD)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)和Zeta電勢(shì)等測(cè)試手段對(duì)Mg(OH)2納米顆粒吸附SLSN前后的表面形態(tài)、內(nèi)在結(jié)構(gòu)和表面特性進(jìn)行了表征,結(jié)合Visual MINTEQ化學(xué)平衡模擬軟件對(duì)其吸附機(jī)理進(jìn)行了深入的探討。研究結(jié)果表明：(1)在堿性條件下原位生成無定形的Mg(OH)2納米顆粒,除了氫氧化鈉(NaOH)外,氫氧化鈣(Ca(OH)2)也可以作為堿,創(chuàng)造堿性環(huán)境原位生成Mg(OH)2納米顆粒,相比于NaOH, Ca(OH)2價(jià)廉易得,在實(shí)際工業(yè)廢水處理中可以降低處理成本,且同樣能夠達(dá)到較好的處理效果。(2)XRD結(jié)果可以看出基線低平且峰形尖銳,表明原位生成的Mg(OH)2納米顆粒具有較高的純度,吸附反應(yīng)發(fā)生后,由于SLSN分子吸附在Mg(OH)2顆粒表面,導(dǎo)致衍射峰強(qiáng)度變?nèi)酢?3)對(duì)照吸附前后的FT-IR譜圖,吸附了SLSN的譜圖上出現(xiàn)了S=O和S032--基團(tuán)的特征吸收峰,結(jié)果證實(shí)了SLSN分子確實(shí)吸附在Mg(OH)2納米顆粒表面上了。(4)研究結(jié)果表明原位生成的Mg(OH)2納米顆粒對(duì)SLSN具有很好的吸附效果,可溶性鎂鹽的投加量、溶液的pH值、接觸時(shí)間以及溫度對(duì)SLSN的吸附效果有很大影響,吸附實(shí)驗(yàn)的最佳pH值為10.5,可溶性鎂鹽的最佳投加量為2.0g/L,接觸時(shí)間90s即可達(dá)到吸附平衡,且SLSN的吸附率可達(dá)90%以上。(5) Visual MINTEQ化學(xué)平衡模擬軟件分析數(shù)據(jù)表明可溶性鎂鹽隨溶液pH值的改變會(huì)呈現(xiàn)出不同的存在形態(tài)例如Mg2+, MgOH+和Mg(OH)2,由于表面電荷密度的改變,這些不同的存在形態(tài)對(duì)SLSN的吸附起著至關(guān)重要的作用。(6)利用Langmuir和Freundlich兩個(gè)經(jīng)典的吸附等溫模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,發(fā)現(xiàn)Freundlich吸附等溫線能更好地描述SLSN的吸附行為,SLSN分子在Mg(OH)2納米顆粒上的吸附行為屬于多層吸附；熱力學(xué)研究表明,原位生成的Mg(OH)2納米顆粒對(duì)SLSN的吸附是放熱反應(yīng),溫度升高不利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行。(7)解吸實(shí)驗(yàn)表明,解吸后的SLSN的分子結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化,可以對(duì)其進(jìn)行回收利用。(8)廢水中通常都會(huì)共存著一些競(jìng)爭(zhēng)陰離子例如N03-,HCO3-,H2PO4和SO42-,我們考察了這些競(jìng)爭(zhēng)陰離子的存在對(duì)SLSN吸附效率的影響,結(jié)果表明N03-, HCO3-和H2PO4-的存在對(duì)SLSN的吸附效率沒有產(chǎn)生明顯的改變,而SO42-的存在會(huì)使SLSN的吸附效率略微降低,表明原位生成的Mg(OH)2納米顆粒對(duì)SLSN具有很高的吸附選擇性,共存的競(jìng)爭(zhēng)陰離子不會(huì)對(duì)SLSN吸附效率產(chǎn)生明顯影響。
【關(guān)鍵詞】：原位 吸附 表面活性劑 納米顆粒
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X741;O647.3
【目錄】：

• 摘要9-11
• Abstract11-13
• 第一章 前言13-25
• 1.1 表面活性劑廢水13-16
• 1.1.1 表面活性劑13-14
• 1.1.2 表面活性劑廢水的危害14-15
• 1.1.3 木質(zhì)素磺酸鈉15-16
• 1.2 表面活性劑廢水的處理方法16-23
• 1.2.1 泡沫分離法16-17
• 1.2.2 膜分離法17
• 1.2.3 生物法17-18
• 1.2.4 催化氧化法18-19
• 1.2.5 混凝法19-20
• 1.2.6 吸附法20-23
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容及意義23-24
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容23
• 1.3.2 研究意義23-24
• 1.4 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)24-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法25-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料25-26
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品25
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法26-27
• 2.2.1 SLSN的分離提純26
• 2.2.2 原位生成Mg(OH)_2納米顆粒26
• 2.2.3 SLSN儲(chǔ)備液的配制26
• 2.2.4 吸附實(shí)驗(yàn)26-27
• 2.2.5 解吸實(shí)驗(yàn)27
• 2.3 樣品的表征實(shí)驗(yàn)27-30
• 2.3.1 掃描電子顯微鏡27-28
• 2.3.2 高分辨透射電子顯微鏡28
• 2.3.3 X-射線衍射28
• 2.3.4 傅里葉變換紅外光譜28
• 2.3.5 Zeta電勢(shì)和等電點(diǎn)測(cè)定28-30
• 第三章 原位生成的Mg(OH)_2納米顆粒對(duì)木質(zhì)素磺酸鈉溶液的吸附性能研究30-53
• 3.1 SLSN標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制30-31
• 3.2 樣品的表征31-36
• 3.2.1 SEM31
• 3.2.2 HRTEM31-32
• 3.2.3 XRD32-33
• 3.2.4 FT-IR33-34
• 3.2.5 Zeta電勢(shì)和等電點(diǎn)測(cè)定34-36
• 3.3 原位生成的Mg(OH)_2顆粒對(duì)SLSN吸附性能的研究36-44
• 3.3.1 溶液pH對(duì)吸附效率的影響36-38
• 3.3.2 MgCl_2投加量對(duì)吸附效率的影響38-40
• 3.3.3 接觸時(shí)間和SLSN初始濃度對(duì)吸附效率的影響40-41
• 3.3.4 共存的競(jìng)爭(zhēng)陰離子對(duì)吸附效率的影響41-43
• 3.3.5 不同類型的堿原位生成Mg(OH)_2顆粒對(duì)SLSN吸附效率的影響43-44
• 3.4 吸附熱力學(xué)研究44-48
• 3.4.1 吸附等溫線44-46
• 3.4.2 熱力學(xué)參數(shù)46-48
• 3.5 吸附動(dòng)力學(xué)研究48-50
• 3.5.1 準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型48
• 3.5.2 準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型48-49
• 3.5.3 動(dòng)力學(xué)參數(shù)49-50
• 3.6 解吸實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究50-51
• 3.7 實(shí)際廢水處理51-53
• 第四章 結(jié)論與展望53-55
• 4.1 研究結(jié)論53-54
• 4.2 研究展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-62
• 致謝62-63
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文63-64
• 附件64

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