陽離子型生物質吸附劑的研制及其去除水中陰離子的效能及再生研究
發(fā)布時間：2022-08-08 11:02
本論文在綜述了國內外大量文獻的基礎上,首先確立了生物質陽離子吸附劑的改性工藝以及最佳的改性條件（吡啶催化法、中間體引入法和乙二胺交聯(lián)法）；然后通過各種表征手段對不同工藝制備的生物質陽離子吸附劑進行物化特性的表征,探討了生物質吸附劑的結構特性,以及與各種陰離子之間的構效關系；對比研究了改性生物質陽離子吸附劑在不同吸附條件下（溫度、投加量、pH）對硝酸根、磷酸根、高氯酸根、重鉻酸根的吸附特性影響,并重點分析了相關的吸附動力學與吸附熱力學參數(shù)；研究不同過柱條件下（過柱流速、過柱濃度、過柱pH、填柱高度）,改性生物質陽離子吸附劑對各種陰離子污染物的過柱穿透參數(shù),并在此基礎上研究了過柱條件下飽和吸附柱的化學再生的效果。另外,針對高氯酸根的可生物還原特性,研究了不同條件下富集于生物質吸附劑表面的高氯酸根的微生物還原情況,探討生物質陽離子吸附劑的微生物再生的可行性。主要結論如下：1,吡啶催化法改性制備陽離子型生物質吸附劑的過程中,吡啶催化的階段（包括催化時間和催化溫度）對整個改性合成實驗的影響最為明顯。中間體引入法的環(huán)氧丙基三乙基氯化銨中間體制備過程中,影響最大的條件為中間體的制備溫度；而中間體引入...
【文章頁數(shù)】：267 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
目錄 Contents 摘要 Abstract 第一章 引言
1.1. 本文的研究背景、目的與意義
1.1.1. 本文的主要研究背景
1.1.2. 本文的主要研究目的
1.1.3. 本文的主要研究意義
1.2. 本文所要解決的關鍵問題、研究內容
1.2.1. 本文所要解決的關鍵問題
1.2.2. 本文的主要研究內容
1.3. 本文的主要創(chuàng)新之處
1.4. 本文的主要課題來源及資助情況 第二章 文獻綜述
2.1. 緒論
2.2. 水中各種陰離子的污染現(xiàn)狀、環(huán)境危害及環(huán)境標準
2.2.1. 硝酸根離子
2.2.2. 磷酸根離子
2.2.3. 高氯酸根離子
2.2.4. 重鉻酸根離子
2.3. 不同陰離子的處理工藝
2.3.1. 化學法
2.3.2. 電化學還原法
2.3.3. 膜分離法
2.3.4. 膜生物反應器
2.3.5. 水生物法
2.3.6. 微生物法
2.3.7. 吸附與離子交換法
2.4. 生物質的組成及應用
2.4.1. 生物質的主要組成及化學特性
2.4.2. 生物質的主要應用
2.5. 生物質吸附劑的制備
2.5.1. 生物質多孔吸附劑的制備
2.5.2. 生物質陰離子交換樹脂的制備
2.5.3. 生物質金屬負載吸附劑的制備
2.5.4. 其它生物質吸附劑
2.6. 生物質吸附劑去除陰離子的應用
2.6.1. NO_3~-、PO_4~(3-)、F~-等
2.6.2. ClO_4~-、CN~-等
2.6.3. Cr(Ⅵ)、As(Ⅴ)、As(Ⅲ)等
2.6.4. 陰離子染料
2.7. 生物質吸附劑的再生
2.7.1. 微波輻射法
2.7.2. 化學試劑再生法
2.7.3. 熱再生和超聲波再生
2.7.4. 微生物再生法 第三章 實驗材料與方法
3.1. 實驗原料與試劑
3.1.1. 生物質原料
3.1.2. 微生物原料
3.1.3. 實驗室試劑
3.2. 實驗室儀器與設備
3.3. 改性陽離子型生物質吸附劑的制備方法
3.4. 改性陽離子型生物質吸附劑的物化表征測試
3.4.1. 改性產品的增重率及產率
3.4.2. 元素分析
3.4.3. Zeta電位分析
3.4.4. BET比表面積和孔隙結構分析
3.4.5. 紅外光譜分析
3.4.6. 拉曼光譜分析
3.4.7. 固體核磁共振(NMR)分析
3.4.8. X射線光電子能譜(XPS)分析
3.4.9. 熱重分析
3.4.10. X-射線衍射(XRD)分析
3.4.11. 掃描電鏡(SEM)分析
3.5. 吸附試驗方法
3.5.1. 標準溶液的制備
3.5.2. 陰離子污染物的檢測手段
3.5.3. 靜態(tài)吸附實驗
3.5.4. 過柱動態(tài)吸附實驗
3.5.5. 吸附劑的再生實驗
3.6. 高氯酸根還原微生物菌群的培養(yǎng)及馴化
3.7. 負載于吸附劑表面高氯酸根的微生物還原
3.7.1. 生物量影響實驗
3.7.2. 還原天數(shù),溫度及pH值影響實驗
3.7.3. 還原及再生次數(shù)影響
3.7.4. 強化微生物還原 第四章 陽離子型生物質吸附劑的制備研究
4.1. 陽離子型生物質吸附劑的合成分析
4.2. 吡啶催化法制備陽離子型生物質吸附劑的研究
4.2.1. 不同生物質的改性效果研究
4.2.2. 正交實驗確定合成條件
4.2.3. 吡啶催化法最佳合成條件的確定
4.3. 中間體引入法制備陽離子型生物質吸附劑的研究
4.3.1. 環(huán)氧基中間體的制備
4.3.2. 正交實驗確定中間體制備的最佳工藝條件
4.3.3. 中間體引入法制備陽離子型生物質吸附劑
4.3.4. 正交實驗確定中間體引入法的最佳工藝條件
4.4. 乙二胺交聯(lián)法合成生物質吸附劑的研究
4.4.1. 不同生物質及其投加量對改性效果的影響
4.4.2. 溶劑DMF投加量對改性效果的影響
4.4.3. 乙二胺投加量對改性效果的影響
4.4.4. 三乙胺投加量對改性效果的影響
4.4.5. 合成溫度對改性效果的影響
4.4.6. 合成時間對改性效果的影響
4.4.7. 正交實驗優(yōu)化合成條件
4.5. 本章小結 第五章 生物質吸附劑的表征
5.1. 物化成分分析
5.1.1. 增重率和產率
5.1.2. 熱重分析
5.1.3. 元素分析
5.2. 物化表面分析
5.2.1. Zeta電位分析
5.2.2. BET比表面積及孔隙結構分析
5.2.3. 掃描電鏡分析
5.3. 能譜分析
5.3.1. X射線衍射分析
5.3.2. 紅外光譜分析
5.3.3. 固體核磁共振分析
5.3.4. 拉曼光譜分析
5.3.5. X射線光電子能譜分析
5.4. 本章小結 第六章 生物質吸附劑對各種陰離子污染物的靜態(tài)吸附特性
6.1 吸附動力學和吸附熱力學的主要模型
6.1.1 吸附熱力學研究的主要模式
6.1.2 吸附動力學研究的主要模式
6.2. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對水中硝酸鹽的吸附研究
6.2.1. 投加量對吸附效果的影響
6.2.2. 吸附體系的pH對吸附效果的影響
6.2.3. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對硝酸鹽的吸附等溫線
6.2.4. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對硝酸鹽的吸附動力學研究
6.2.5. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對硝酸鹽的吸附熱力學研究
6.3. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對水中磷酸鹽的吸附研究
6.3.1. 投加量對吸附效果的影響
6.3.2. 吸附體系的pH對吸附效果的影響
6.3.3. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對磷酸鹽的吸附等溫線
6.3.4. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對磷酸鹽的吸附動力學研究
6.3.5. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對磷酸鹽的吸附熱力學
6.4. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對水中高氯酸鹽的吸附研究
6.4.1. 投加量對吸附效果的影響
6.4.2. 吸附體系的pH對吸附效果的影響
6.4.3. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對高氯酸鹽的吸附等溫線
6.4.4. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對高氯酸鹽的吸附動力學研究
6.4.5. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對高氯酸鹽的吸附熱力學
6.5. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對水中重鉻酸鹽的吸附研究
6.5.1. 投加量對吸附效果的影響
6.5.2. 吸附體系的pH對吸附效果的影響
6.5.3. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對重鉻酸鹽的吸附等溫線
6.5.4. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對重鉻酸鹽的吸附動力學
6.5.5. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對重鉻酸鹽的吸附熱力學
6.5.6. 改性麥草秸稈吸附六價鉻的機理研究
6.6. 本章小結 第七章 生物質吸附劑對各種陰離子污染物的過柱吸附特性
7.1. 動態(tài)過柱吸附硝酸根的實驗研究
7.1.1. 不同填柱高度的過柱穿透曲線
7.1.2. 不同過柱流速的過柱穿透曲線
7.1.3. 不同濃度硝酸鹽的過柱穿透曲線
7.1.4. 不同過柱pH值的過柱穿透曲線
7.2. 動態(tài)過柱吸附磷酸根的實驗研究
7.2.1. 不同填柱高度的過柱穿透曲線
7.2.2. 不同過柱流速的過柱穿透曲線
7.2.3. 不同濃度磷酸鹽的過柱穿透曲線
7.2.4. 不同過柱pH值的過柱穿透曲線
7.3. 動態(tài)過柱吸附高氯酸根的實驗研究
7.3.1. 不同填柱高度的過柱穿透曲線
7.3.2. 不同過柱流速的過柱穿透曲線
7.3.3. 不同濃度高氯酸鹽的過柱穿透曲線
7.3.4. 不同過柱pH值的過柱穿透曲線
7.4. 動態(tài)過柱吸附重鉻酸根的實驗研究
7.4.1. 不同填柱高度的過柱穿透曲線
7.4.2. 不同過柱流速的過柱穿透曲線
7.4.3. 不同濃度重鉻酸鹽的過柱穿透曲線
7.4.4. 不同過柱pH值的過柱穿透曲線
7.5. 本章小結 第八章 富集陰離子污染物的吸附劑的再生研究
8.1. 富集各種陰離子的吸附劑的化學再生
8.1.1. 不同再生溶液的化學再生效果研究
8.1.2. 化學再生次數(shù)的效果研究
8.2. 富集高氯酸鹽的吸附劑的化學及微生物再生
8.2.1. 富集高氯酸鹽的吸附劑的化學再生
8.2.2. 混合微生物菌群的馴化
8.2.3. 富集高氯酸鹽的吸附劑的微生物再生
8.3. 本章小結 結論和展望
一、研究結論
二、研究特色和創(chuàng)新
三、未來研究展望 參考文獻 致謝 攻讀博士學位期間學術成果 附件一 PREPARATION AND UTILIZATION OF WHEAT STRAW BEARINGAMINE GROUPS FOR THE SORPTION OF ACID AND REACTIVE DYESFROM AQUEOUS SOLUTIONS 附件二 PREPARATION OF AGRICULTURAL BY-PRODUCT BASED ANIONEXCHANGER AND ITS UTILIZATION FOR NITRATE AND PHOSPHATEREMOVAL 學位論文評閱及答辯情況表
【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3671391
【文章頁數(shù)】：267 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
目錄 Contents 摘要 Abstract 第一章 引言
1.1. 本文的研究背景、目的與意義
1.1.1. 本文的主要研究背景
1.1.2. 本文的主要研究目的
1.1.3. 本文的主要研究意義
1.2. 本文所要解決的關鍵問題、研究內容
1.2.1. 本文所要解決的關鍵問題
1.2.2. 本文的主要研究內容
1.3. 本文的主要創(chuàng)新之處
1.4. 本文的主要課題來源及資助情況 第二章 文獻綜述
2.1. 緒論
2.2. 水中各種陰離子的污染現(xiàn)狀、環(huán)境危害及環(huán)境標準
2.2.1. 硝酸根離子
2.2.2. 磷酸根離子
2.2.3. 高氯酸根離子
2.2.4. 重鉻酸根離子
2.3. 不同陰離子的處理工藝
2.3.1. 化學法
2.3.2. 電化學還原法
2.3.3. 膜分離法
2.3.4. 膜生物反應器
2.3.5. 水生物法
2.3.6. 微生物法
2.3.7. 吸附與離子交換法
2.4. 生物質的組成及應用
2.4.1. 生物質的主要組成及化學特性
2.4.2. 生物質的主要應用
2.5. 生物質吸附劑的制備
2.5.1. 生物質多孔吸附劑的制備
2.5.2. 生物質陰離子交換樹脂的制備
2.5.3. 生物質金屬負載吸附劑的制備
2.5.4. 其它生物質吸附劑
2.6. 生物質吸附劑去除陰離子的應用
2.6.1. NO_3~-、PO_4~(3-)、F~-等
2.6.2. ClO_4~-、CN~-等
2.6.3. Cr(Ⅵ)、As(Ⅴ)、As(Ⅲ)等
2.6.4. 陰離子染料
2.7. 生物質吸附劑的再生
2.7.1. 微波輻射法
2.7.2. 化學試劑再生法
2.7.3. 熱再生和超聲波再生
2.7.4. 微生物再生法 第三章 實驗材料與方法
3.1. 實驗原料與試劑
3.1.1. 生物質原料
3.1.2. 微生物原料
3.1.3. 實驗室試劑
3.2. 實驗室儀器與設備
3.3. 改性陽離子型生物質吸附劑的制備方法
3.4. 改性陽離子型生物質吸附劑的物化表征測試
3.4.1. 改性產品的增重率及產率
3.4.2. 元素分析
3.4.3. Zeta電位分析
3.4.4. BET比表面積和孔隙結構分析
3.4.5. 紅外光譜分析
3.4.6. 拉曼光譜分析
3.4.7. 固體核磁共振(NMR)分析
3.4.8. X射線光電子能譜(XPS)分析
3.4.9. 熱重分析
3.4.10. X-射線衍射(XRD)分析
3.4.11. 掃描電鏡(SEM)分析
3.5. 吸附試驗方法
3.5.1. 標準溶液的制備
3.5.2. 陰離子污染物的檢測手段
3.5.3. 靜態(tài)吸附實驗
3.5.4. 過柱動態(tài)吸附實驗
3.5.5. 吸附劑的再生實驗
3.6. 高氯酸根還原微生物菌群的培養(yǎng)及馴化
3.7. 負載于吸附劑表面高氯酸根的微生物還原
3.7.1. 生物量影響實驗
3.7.2. 還原天數(shù),溫度及pH值影響實驗
3.7.3. 還原及再生次數(shù)影響
3.7.4. 強化微生物還原 第四章 陽離子型生物質吸附劑的制備研究
4.1. 陽離子型生物質吸附劑的合成分析
4.2. 吡啶催化法制備陽離子型生物質吸附劑的研究
4.2.1. 不同生物質的改性效果研究
4.2.2. 正交實驗確定合成條件
4.2.3. 吡啶催化法最佳合成條件的確定
4.3. 中間體引入法制備陽離子型生物質吸附劑的研究
4.3.1. 環(huán)氧基中間體的制備
4.3.2. 正交實驗確定中間體制備的最佳工藝條件
4.3.3. 中間體引入法制備陽離子型生物質吸附劑
4.3.4. 正交實驗確定中間體引入法的最佳工藝條件
4.4. 乙二胺交聯(lián)法合成生物質吸附劑的研究
4.4.1. 不同生物質及其投加量對改性效果的影響
4.4.2. 溶劑DMF投加量對改性效果的影響
4.4.3. 乙二胺投加量對改性效果的影響
4.4.4. 三乙胺投加量對改性效果的影響
4.4.5. 合成溫度對改性效果的影響
4.4.6. 合成時間對改性效果的影響
4.4.7. 正交實驗優(yōu)化合成條件
4.5. 本章小結 第五章 生物質吸附劑的表征
5.1. 物化成分分析
5.1.1. 增重率和產率
5.1.2. 熱重分析
5.1.3. 元素分析
5.2. 物化表面分析
5.2.1. Zeta電位分析
5.2.2. BET比表面積及孔隙結構分析
5.2.3. 掃描電鏡分析
5.3. 能譜分析
5.3.1. X射線衍射分析
5.3.2. 紅外光譜分析
5.3.3. 固體核磁共振分析
5.3.4. 拉曼光譜分析
5.3.5. X射線光電子能譜分析
5.4. 本章小結 第六章 生物質吸附劑對各種陰離子污染物的靜態(tài)吸附特性
6.1 吸附動力學和吸附熱力學的主要模型
6.1.1 吸附熱力學研究的主要模式
6.1.2 吸附動力學研究的主要模式
6.2. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對水中硝酸鹽的吸附研究
6.2.1. 投加量對吸附效果的影響
6.2.2. 吸附體系的pH對吸附效果的影響
6.2.3. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對硝酸鹽的吸附等溫線
6.2.4. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對硝酸鹽的吸附動力學研究
6.2.5. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對硝酸鹽的吸附熱力學研究
6.3. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對水中磷酸鹽的吸附研究
6.3.1. 投加量對吸附效果的影響
6.3.2. 吸附體系的pH對吸附效果的影響
6.3.3. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對磷酸鹽的吸附等溫線
6.3.4. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對磷酸鹽的吸附動力學研究
6.3.5. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對磷酸鹽的吸附熱力學
6.4. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對水中高氯酸鹽的吸附研究
6.4.1. 投加量對吸附效果的影響
6.4.2. 吸附體系的pH對吸附效果的影響
6.4.3. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對高氯酸鹽的吸附等溫線
6.4.4. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對高氯酸鹽的吸附動力學研究
6.4.5. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對高氯酸鹽的吸附熱力學
6.5. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對水中重鉻酸鹽的吸附研究
6.5.1. 投加量對吸附效果的影響
6.5.2. 吸附體系的pH對吸附效果的影響
6.5.3. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對重鉻酸鹽的吸附等溫線
6.5.4. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對重鉻酸鹽的吸附動力學
6.5.5. 陽離子型麥草秸稈吸附劑對重鉻酸鹽的吸附熱力學
6.5.6. 改性麥草秸稈吸附六價鉻的機理研究
6.6. 本章小結 第七章 生物質吸附劑對各種陰離子污染物的過柱吸附特性
7.1. 動態(tài)過柱吸附硝酸根的實驗研究
7.1.1. 不同填柱高度的過柱穿透曲線
7.1.2. 不同過柱流速的過柱穿透曲線
7.1.3. 不同濃度硝酸鹽的過柱穿透曲線
7.1.4. 不同過柱pH值的過柱穿透曲線
7.2. 動態(tài)過柱吸附磷酸根的實驗研究
7.2.1. 不同填柱高度的過柱穿透曲線
7.2.2. 不同過柱流速的過柱穿透曲線
7.2.3. 不同濃度磷酸鹽的過柱穿透曲線
7.2.4. 不同過柱pH值的過柱穿透曲線
7.3. 動態(tài)過柱吸附高氯酸根的實驗研究
7.3.1. 不同填柱高度的過柱穿透曲線
7.3.2. 不同過柱流速的過柱穿透曲線
7.3.3. 不同濃度高氯酸鹽的過柱穿透曲線
7.3.4. 不同過柱pH值的過柱穿透曲線
7.4. 動態(tài)過柱吸附重鉻酸根的實驗研究
7.4.1. 不同填柱高度的過柱穿透曲線
7.4.2. 不同過柱流速的過柱穿透曲線
7.4.3. 不同濃度重鉻酸鹽的過柱穿透曲線
7.4.4. 不同過柱pH值的過柱穿透曲線
7.5. 本章小結 第八章 富集陰離子污染物的吸附劑的再生研究
8.1. 富集各種陰離子的吸附劑的化學再生
8.1.1. 不同再生溶液的化學再生效果研究
8.1.2. 化學再生次數(shù)的效果研究
8.2. 富集高氯酸鹽的吸附劑的化學及微生物再生
8.2.1. 富集高氯酸鹽的吸附劑的化學再生
8.2.2. 混合微生物菌群的馴化
8.2.3. 富集高氯酸鹽的吸附劑的微生物再生
8.3. 本章小結 結論和展望
一、研究結論
二、研究特色和創(chuàng)新
三、未來研究展望 參考文獻 致謝 攻讀博士學位期間學術成果 附件一 PREPARATION AND UTILIZATION OF WHEAT STRAW BEARINGAMINE GROUPS FOR THE SORPTION OF ACID AND REACTIVE DYESFROM AQUEOUS SOLUTIONS 附件二 PREPARATION OF AGRICULTURAL BY-PRODUCT BASED ANIONEXCHANGER AND ITS UTILIZATION FOR NITRATE AND PHOSPHATEREMOVAL 學位論文評閱及答辯情況表
【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3671391
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