發(fā)布時間：2017-07-01 17:21

  本文關(guān)鍵詞：剩余污泥基吸附劑吸附特性的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近幾十年來,環(huán)境中重金屬污染的負(fù)荷與日俱增,我國的水體中重金屬污染問題十分嚴(yán)重。吸附法是除去水體中重金屬離子污染的一種重要方法,但由于傳統(tǒng)吸附劑的價格、吸附能力以及后處理問題,傳統(tǒng)的吸附法受到比較大的限制。剩余污泥是使用活性污泥法來處理城市污水時產(chǎn)生的廢物,它造成的環(huán)境污染已經(jīng)成為亟待解決的問題。剩余污泥是含有大量有機(jī)質(zhì),細(xì)菌,離子性化合物與膠體物質(zhì)的固液混合物,它具有良好的重金屬離子吸附能力。因此,利用剩余污泥此特征,將其制成具有良好重金屬離子吸附能力,成本低廉的吸附劑對于剩余污泥的資源化具有重要意義。但剩余污泥自身在水中容易分散,直接作為吸附劑不便于實際應(yīng)用。因此我們首先通過交聯(lián)-改性的方法,將剩余污泥的機(jī)械強(qiáng)度提高,制成重金屬離子吸附劑,并用來吸附污水中的重金屬離子,以達(dá)到將剩余污泥資源化的目的。我們利用注射成型法,將剩余污泥制成規(guī)則的條形,然后使用環(huán)氧氯丙烷對剩余污泥條進(jìn)行交聯(lián),獲得了不僅對Cu2+具有吸附能力,而且擁有較好機(jī)械強(qiáng)度的重金屬離子吸附劑ECS (epichlorohydrin cross-linking sewage sludge)。除此之外,我們還探索了影響ECS機(jī)械強(qiáng)度與對Cu2+吸附性能的各因素,其中包括環(huán)氧氯丙烷的使用量、催化劑NaOH的使用量以及交聯(lián)過程的溫度,實驗結(jié)果證明,使用環(huán)氧氯丙烷對剩余污泥進(jìn)行交聯(lián),能夠大大提升剩余污泥的機(jī)械強(qiáng)度。為了提高ECS對Cu2+的吸附能力,我們使用氯乙酸對ECS進(jìn)行羧甲基化,獲得剩余污泥基重金屬離子吸附劑CCS (carboxymethyl cross-linked sewage sludge), CCS是具有較好機(jī)械強(qiáng)度與高吸附能力的重金屬離子吸附劑,它對Cu2+的最大吸附容量能夠達(dá)到65mg/g。ECS 與 CCS 對 Cu2+的吸附反應(yīng)動力學(xué)曲線很好的契合了pseudo-second order模型,說明ECS 與 CCS 對 Cu2+的吸附機(jī)制是離子交換。污泥吸附劑ECS與CCS除了能夠吸附污水中的重金屬離子之外,還能夠吸附污水中的有機(jī)染料。為了更為全面的了解剩余污泥基吸附劑的吸附行為,我們研究了ECSi和CCS對有機(jī)染料物模型分子——次甲基藍(lán)(MB)的吸附情況,研究發(fā)現(xiàn),ECS與CCS不僅對次甲基藍(lán)具有良好的吸附能力,并且其吸附時并不占用ECS與CCS上的Cu+吸附位點,這說明,ECS與CCS能夠在高效吸附污水里的重金屬離子的同時,吸附污水中的有機(jī)染料。實驗證明ECS與CCS對MB的吸附過程分為兩個階段：第一個階段為快速吸附期,位于0-24h之間,這是ECS與CCS表面的MB吸附位點在發(fā)揮作用；第二個階段為緩慢吸附期,在吸附反應(yīng)進(jìn)行到24h以后,在此階段,是ECS與CCS內(nèi)部的MB吸附位點在發(fā)揮作用,而MB向ECS與CCS內(nèi)部擴(kuò)散的過程較為緩慢,所以使24h以后的吸附過程變的緩慢。為了解決CCS對Cu+吸附平衡時間過長的問題,改善其重金屬離子動力學(xué)吸附特性,我們利用廢棄的海帶與剩余污泥混合,制得了新的混合型污泥吸附劑SKA-c (sewage sludge and kelp mixed type adsorbent),將S KA-c交聯(lián)以后,我們獲得了污泥吸附劑SKA-c-Gi與SKA-c-Ei,這兩種重金屬離子吸附劑不僅對重金屬離子具有較高的吸附能力,并且具有較好的機(jī)械強(qiáng)度。相較于CCS, SKA-c-Gi與SKA-c-Ei具有更短的吸附反應(yīng)平衡時間,制備工藝簡單,成本更加低廉的特點。因此,我們自制的剩余污泥吸附齊(?)CCS、SKA-c-Gi與SKA-c-Ei均具有以下優(yōu)點：較好機(jī)械強(qiáng)度,在水中不易松散；對重金屬離子的高吸附能力；成本低廉,能夠?qū)崿F(xiàn)剩余污泥與廢棄海帶的資源化；操作工藝簡單,方便工業(yè)應(yīng)用。它們的制備均為剩余污泥的資源化提供了新的思路與方法。
【關(guān)鍵詞】：剩余污泥 ECS CCS 重金屬離子 離子交換 有機(jī)染料 SKA-c-Gi SKA-c-Ei
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 縮略詞表11-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 重金屬污染及處理概述12-17
• 1.1.1 化學(xué)法13-14
• 1.1.1.1 化學(xué)還原法13-14
• 1.1.1.2 沉淀法14
• 1.1.1.3 電化學(xué)還原法14
• 1.1.2 物理化學(xué)法14-17
• 1.1.2.1 離子交換法14-15
• 1.1.2.2 溶劑萃取法15
• 1.1.2.3 膜分離技術(shù)15
• 1.1.2.4 吸附法15-17
• 1.2 剩余污泥處理與研究概述17-22
• 1.2.1 剩余污泥17
• 1.2.2 剩余污泥的危害與處理方法17-19
• 1.2.3 剩余污泥的資源化利用技術(shù)研究進(jìn)展19-22
• 1.3 本文研究內(nèi)容與意義22-24
• 第2章 交聯(lián)剩余污泥吸附劑Cu~(2+)吸附性能的研究24-36
• 2.1 材料與方法24-27
• 2.1.1 材料24
• 2.1.2 試劑與儀器24-25
• 2.1.3 方法25-27
• 2.1.3.1 剩余污泥的成型-剩余污泥條25-26
• 2.1.3.2 環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)剩余污泥吸附劑的制備26
• 2.1.3.3 ECS機(jī)械強(qiáng)度的測定方法26-27
• 2.1.3.4 ECS對Cu~(2+)吸附性測量27
• 2.2 結(jié)果與討論27-34
• 2.2.1 環(huán)氧氯丙烷用量對ECS機(jī)械強(qiáng)度與Cu~(2+)吸附性能的影響27-28
• 2.2.2 交聯(lián)溫度對ECS機(jī)械強(qiáng)度與吸附性能的影響28-29
• 2.2.3 NaOH用量對ECS機(jī)械強(qiáng)度與吸附性能的影響29-30
• 2.2.4 ECSi吸附Cu~(2+)動力學(xué)30-32
• 2.2.5 ECSi對Cu~(2+)吸附等溫線32-34
• 2.3 本章小結(jié)34-36
• 第3章 羧基化剩余污泥吸附劑Cu~(2+)吸附性能的研究36-44
• 3.1 材料與方法36-37
• 3.1.1 材料36
• 3.1.2 試劑與儀器36
• 3.1.3 方法36-37
• 3.1.3.1 CCS的制備36-37
• 3.1.3.2 CCS機(jī)械強(qiáng)度的測定37
• 3.1.3.3 CCS對Cu~(2+)吸附性的測定37
• 3.1.3.4 pH值對CCS吸附Cu~(2+)的影響37
• 3.1.4 紅外光譜法分析CCS基團(tuán)的變化37
• 3.2 結(jié)果與討論37-42
• 3.2.1 CCS的獲得與形態(tài)觀察37-38
• 3.2.2 CCS的Cu~(2+)吸附動力學(xué)38-40
• 3.2.3 CCS對Cu~(2+)的等溫吸附曲線40-41
• 3.2.4 pH值對CCS吸附Cu~(2+)的影響41
• 3.2.5 紅外光譜圖分析41-42
• 3.3 本章小結(jié)42-44
• 第4章 ECSi與CCS對有機(jī)染料吸附性能的研究44-50
• 4.1 材料與方法44-45
• 4.1.1 材料44
• 4.1.2 試劑與儀器44-45
• 4.1.3 方法45
• 4.1.3.1 ECSi與CCS對MB的吸附動力學(xué)45
• 4.1.3.2 ECSi與CCS對MB的等溫吸附曲線45
• 4.2 結(jié)果與討論45-48
• 4.2.1 ECSi與CCS對MB的吸附動力學(xué)45-47
• 4.2.3 ECSi與CCS對MB的等溫吸附曲線47-48
• 4.3 本章小結(jié)48-50
• 第5章 混合型剩余污泥吸附劑Cu~(2+)吸附性能的研究50-60
• 5.1 材料與方法50-52
• 5.1.1 材料50-51
• 5.1.2 儀器51
• 5.1.3 方法51-52
• 5.1.3.1 SKA的制備51-52
• 5.1.3.2 SKA機(jī)械強(qiáng)度的測定52
• 5.1.3.3 SKA對Cu~(2+)吸附能力的測定52
• 5.2 結(jié)果與討論52-58
• 5.2.1 海帶顆粒大小對SKA機(jī)械強(qiáng)度的影響52-53
• 5.2.2 明膠濃度對SKA制備過程的影響53
• 5.2.3 明膠用量對SKA機(jī)械強(qiáng)度的影響53-54
• 5.2.4 S：K對SKA機(jī)械強(qiáng)度和Cu~(2+)吸附能力的影響54-55
• 5.2.5 SKA-c吸附Cu~(2+)動力學(xué)55-56
• 5.2.6 SKA-c對Cu~(2+)的等溫吸附曲線56-58
• 5.3 本章小結(jié)58-60
• 第6章 交聯(lián)混合型污泥吸附劑Cu~(2+)吸附性能的研究60-68
• 6.1 材料與方法60-61
• 6.1.1 材料60
• 6.1.2 試劑與儀器60
• 6.1.3 方法60-61
• 6.1.3.1 污泥吸附劑機(jī)械強(qiáng)度的測定60
• 6.1.3.2 污泥吸附劑對Cu~(2+)吸附量的測定60
• 6.1.3.3 SKA-c的交聯(lián)——戊二醛法60-61
• 6.1.3.4 SKA-c的交聯(lián)——環(huán)氧氯丙烷法61
• 6.2 結(jié)果與討論61-66
• 6.2.1 戊二醛(25%)用量對吸附劑SKA-c-G機(jī)械強(qiáng)度的影響61
• 6.2.2 環(huán)氧氯丙烷用量對吸附劑SKA-c-E機(jī)械強(qiáng)度的影響61-62
• 6.2.3 混合污泥吸附劑機(jī)械強(qiáng)度的比較與對Cu~(2+)的吸附性測定62-63
• 6.2.4 混合污泥吸附劑對Cu~(2+)的吸附動力學(xué)63-65
• 6.2.5 混合污泥吸附劑對Cu~(2+)的等溫吸附曲線65-66
• 6.3 本章小結(jié)66-68
• 全文總結(jié)68-70
• 參考文獻(xiàn)70-78
• 致謝78-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果80-81
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表81

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