本文關(guān)鍵詞：除砷吸附劑制備與構(gòu)效關(guān)系研究

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【摘要】：含砷廢水來源廣、處理難,已經(jīng)嚴(yán)重危及國民健康。砷是一種有毒物質(zhì),毒性高度與價態(tài)有關(guān),其中三價砷毒性要高于五價砷和元素砷。目前采用傳統(tǒng)的沉淀法、氧化法、生物法等來處理含As(Ⅲ)水已無法滿足我國日趨嚴(yán)格的環(huán)保要求。每年我國啤酒行業(yè)產(chǎn)生的大量廢麥糟除了焚燒和作為家禽飼料外,并無更好的處理處置方法。本文針對低濃度含As(Ⅲ)水深度去除難的問題,選用啤酒工業(yè)廢產(chǎn)物麥糟為主要原料進(jìn)行研究。借助現(xiàn)代儀器分析手段,研究確定了三處來源不同的廢麥糟的組成和結(jié)構(gòu)特征。廢麥糟的主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素,元素組成以C和O為主,其富含羥基、羧基等可參與吸附的活性含氧官能團(tuán),這為其制備高效的除砷吸附劑提供了有利條件。取分別含有羥基(甲醇和乙醇)、羧基(乙酸)、酰胺基(陽離子型PAM、陰離子型PAM、非離子型PAM)、氨基(乙二胺)、巰基(巰基乙酸)等基團(tuán)的化合物對麥糟進(jìn)行改性,通過現(xiàn)代測試手段對改性前后麥糟的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行分析,以考察不同基團(tuán)與除砷效果之間的構(gòu)效關(guān)系�；诹u基、酰胺基、氨基改性麥糟處理含砷水已有研究,本文采用了含羧基、巰基的化合物對麥糟進(jìn)行改性以制備除砷吸附劑。乙酸改性麥糟吸附劑對水中As(Ⅲ)具有一定的吸附效果,最佳pH、投加量、反應(yīng)時間分別為7、8 g/L、1 h。其吸附As(III)符合擬二級動力學(xué)方程,吸附反應(yīng)在試驗溫度范圍內(nèi)是自發(fā)進(jìn)行的,吸附模型更符合Freundlich吸附等溫線模型,且吸附模型參數(shù)k值隨溫度升高也有所增加,說明升高溫度使吸附強(qiáng)度增加了。采用巰基乙酸改性麥糟作為吸附劑吸附水中As(III)的吸附效果要遠(yuǎn)高于乙酸改性麥糟吸附劑,最佳pH、投加量、反應(yīng)時間分別為7、4 g/L、1 h。巰基乙酸改性麥糟吸附劑對As(III)的吸附行為更符合Langmuir吸附等溫線模型,吸附反應(yīng)在試驗溫度范圍內(nèi)是自發(fā)進(jìn)行的一個放熱過程,且單分子層的飽和吸附量(qm)值隨著溫度的升高有所增加,說明升高溫度還是有利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行。巰基乙酸改性麥糟吸附劑吸附As(III)符合擬二級動力學(xué)方程,且二級動力學(xué)擬合方程計算得到的理論吸附量值(0.2022mg/g)與實驗值(0.1982 mg/g)較吻合。對改性麥糟進(jìn)行構(gòu)效關(guān)系研究分析,改性后麥糟表面結(jié)構(gòu)形貌較未改性麥糟表面凹凸不平且褶皺、凹槽和斷裂現(xiàn)象較明顯。改性麥糟在波數(shù)為3425 cm-1、2927 cm-1、1656 cm-1、1039 cm-1和610 cm-1處的主要吸收峰振動強(qiáng)弱均強(qiáng)于未改性麥糟,含不同官能團(tuán)改性劑改性后的麥糟在其相應(yīng)基團(tuán)吸收峰處的振動均有所增強(qiáng)。改性麥糟物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)特性的不同對其吸附As(Ⅲ)的效果也會產(chǎn)生較大的影響。含不同官能團(tuán)改性劑(即改性劑種類)對麥糟進(jìn)行改性會造成麥糟物性-比表面積的不同,進(jìn)而對含As(III)水的吸附效果也不同。
【關(guān)鍵詞】：As(III) 廢麥糟 改性 吸附劑制備 吸附機(jī)理 構(gòu)效關(guān)系
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703;O647.33
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 文獻(xiàn)綜述11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 含砷水的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 砷的危害11
• 1.2.2 砷的主要來源11-12
• 1.2.3 砷的污染現(xiàn)狀12
• 1.2.4 含砷水的治理現(xiàn)狀12-13
• 1.3 生物吸附法處理含砷水的現(xiàn)狀13-14
• 1.3.1 活體生物法13
• 1.3.2 死體生物法13-14
• 1.4 纖維素類吸附劑在水處理中的應(yīng)用14-17
• 1.4.1 纖維素的性質(zhì)14-15
• 1.4.2 纖維素的物理改性15
• 1.4.3 纖維素的化學(xué)改性15-16
• 1.4.4 改性纖維素吸附劑的分類16-17
• 1.5 廢麥糟的改性及其在水處理中的應(yīng)用17-18
• 1.6 選題意義及研究內(nèi)容18-20
• 1.6.1 課題來源18
• 1.6.2 選題意義18-19
• 1.6.3 研究內(nèi)容19-20
• 第二章 試驗材料與方法20-25
• 2.1 試驗材料試劑及設(shè)備20-21
• 2.2 麥糟改性方法21
• 2.3 改性麥糟吸附劑結(jié)構(gòu)特性分析21-22
• 2.3.1 構(gòu)效關(guān)系21
• 2.3.2 電鏡掃描分析21
• 2.3.3 能譜分析21-22
• 2.3.4 木質(zhì)纖維素等含量的測定22
• 2.3.5 紅外光譜分析22
• 2.4 試驗方法22
• 2.5 基本參數(shù)的表達(dá)及吸附模型22-25
• 2.5.1 基本參數(shù)的表達(dá)22-23
• 2.5.2 吸附動力學(xué)模型23
• 2.5.3 吸附等溫線模型23-24
• 2.5.4 吸附熱力學(xué)模型24-25
• 第三章 麥糟的組成和結(jié)構(gòu)特性研究25-33
• 3.1 麥糟表面形貌特征25-26
• 3.2 麥糟的元素組成26-28
• 3.3 木質(zhì)纖維素等含量的測定28-29
• 3.4 紅外光譜分析29-30
• 3.5 吸附劑原料的選擇30-31
• 3.6 吸附劑原料的表面電荷特征分析31-32
• 3.7 本章小結(jié)32-33
• 第四章 改性麥糟吸附劑的制備33-38
• 4.1 引言33
• 4.2 改性麥糟吸附劑制備的影響因素33-36
• 4.2.1 改性劑的選擇33-34
• 4.2.2 改性劑用量的影響34-35
• 4.2.3 改性溫度的影響35
• 4.2.4 改性時間的影響35-36
• 4.3 能譜分析36-37
• 4.4 本章小結(jié)37-38
• 第五章 改性麥糟吸附劑吸附低濃度含AS(III)水的研究38-51
• 5.1 吸附試驗影響因素分析38-43
• 5.1.1 溶液pH值對改性麥糟除砷效果的影響38-39
• 5.1.2 吸附劑用量對改性麥糟除砷效果的影響39-40
• 5.1.3 吸附時間對改性麥糟除砷效果的影響40-41
• 5.1.4 初始濃度與溫度對吸附效果的影響41-43
• 5.2 吸附AS(III)的機(jī)理分析43-49
• 5.2.1 吸附動力學(xué)研究43-44
• 5.2.2 吸附等溫模型44-46
• 5.2.3 吸附熱力學(xué)研究46-47
• 5.2.4 能譜分析47-48
• 5.2.5 掃描電鏡分析48-49
• 5.3 本章小結(jié)49-51
• 第六章 改性麥糟構(gòu)效關(guān)系研究51-63
• 6.1 引言51
• 6.2 改性麥糟吸附劑的構(gòu)效關(guān)系51-58
• 6.2.1 改性麥糟表面形貌結(jié)構(gòu)特征51-54
• 6.2.2 改性麥糟紅外光譜分析54-58
• 6.3 除砷吸附劑構(gòu)效關(guān)系研究58-60
• 6.4 改性麥糟構(gòu)效關(guān)系模型研究60-62
• 6.5 本章小結(jié)62-63
• 第7章 結(jié)論與建議63-65
• 7.1 結(jié)論63-64
• 7.2 建議64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果70-71

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本文編號：656670