加炭焙烧膨润土负载壳聚糖的制备及其对造纸废水脱色处理研究

摘要

造纸工业废水是对环境污染严重的工业废水之一，经环境保护部批准，制浆造纸企业需执行更为严格的主要污染物排放标准。新标准增加了色度的排放限值，要求造纸废水出水色度<40倍，大幅度提高了污染物排放控制水平，而现有的废水生化处理设备并不能有效去除废水色度，本研究课题正是基于当前废水处理现状提出来的，对于造纸废水脱色处理具有实际意义。
　　 选用膨润土、壳聚糖（CTS）为原料，制备了加炭焙烧膨润土负载壳聚糖，对造纸废水脱色效果的比较确定了最佳合成方案，在焙烧时间2h，加碳量4％，焙烧温度500℃，壳聚糖：膨润土=1：10的最佳制备条件下，脱色40min，色度去除率达90％以上。通过FT-IR、扫描电镜等对原料膨润土、加炭焙烧膨润土和加炭焙烧膨润土负载壳聚糖的结构进行了表征，表征结果表明，壳聚糖成功负载于加炭焙烧后膨润土上。
　　 采用紫外光谱扫描、超滤、GC-MS等多种检测手段检测分析废纸造纸废水色度产生的原因，检测分析结果表明引起废水色度的主要是鞣花酸类水解单宁和黄烷醇类缩合单宁等多酚类物质和木素，以及2，6-叔丁基-P-苯醌类含苯环类物质，这些物质大都是大分子物质，分子量在10000以上的占70％。考察了加炭焙烧膨润土负载壳聚糖，加炭焙烧膨润土和膨润土原土对实际造纸废水的脱色效果，脱色结果表明：加炭焙烧膨润土负载壳聚糖>加炭焙烧膨润土>膨润土原土，加炭焙烧膨润土负载壳聚糖处理造纸废水最佳条件为：用量为2g/L时，振荡时间40min，pH为7．5时，脱色率为92％；加炭焙烧膨润土处理造纸废水最佳条件为：用量为5g/L时，振荡时间40nun，pH为7．5，脱色率为90％；而膨润土原土在最佳条件下处理效果只有35％。
　　 以单宁酸模拟造纸废水，考察了加炭焙烧膨润土负载壳聚糖的吸附行为，结果表明在不同吸附时间吸附能力的变化曲线接近拟二级动力学反应机理，采用Freundlich型等温模式能够很好的描述改性膨润土负载壳聚糖对单宁酸的吸附行为。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 造纸废水脱色技术研究进展

1.1.1 吸附脱色

1.1.2 混凝脱色

1.1.3 膜分离法脱色

1.1.4 化学氧化法脱色

1.1.5 生物法脱色

1.2 膨润土及其作为吸附剂在废水处理中的应用

1.2.1 膨润土的基本概况

1.2.2 膨润土晶体结构和主要成分

1.2.3 膨润土理化特性

1.2.4 膨润土的改性方法及机理

1.2.5 膨润土用做吸附剂在水处理方面的应用

1.3 壳聚糖及其作为吸附剂在水处理方面的应用

1.3.1 壳聚糖的结构

1.3.2 壳聚糖的理化性质

1.3.3 壳聚糖的吸附原理

1.3.4 壳聚糖作为吸附剂在水处理方面的应用

1.4 本课题研究的内容、目的和意义

1.4.1 研究目的、意义

1.4.2 研究内容

第二章 加炭焙烧膨润土负载壳聚糖的制备

2.1 实验仪器和主要试剂

2.2 实验方法

2.2.1 膨润土性能测试

2.2.2 焙烧膨润土的制备

2.2.3 加炭焙烧膨润土的制备

2.2.4 加炭焙烧膨润土负载壳聚糖的制备

2.2.5 膨润土及改性膨润土红外光谱分析

2.2.6 膨润土及改性膨润土孔径和比表面积分析

2.2.7 膨润土及改性膨润土扫描电镜分析

2.3 结果与讨论

2.3.1 焙烧前后膨润土的理化性能比较

2.3.2 焙烧前后膨润土的收缩率比较

2.3.3 焙烧膨润土的制备对造纸废水的脱色效果影响

2.3.4 加炭焙烧膨润土的制备对造纸废水的脱色效果影响

2.3.5 加炭焙烧膨润土负载壳聚糖的制备对造纸废水的脱色效果影响

2.3.6 膨润土及改性膨润土红外光谱分析

2.3.7 膨润土及改性膨润土孔径与比表面积分析

2.3.8 膨润土及改性膨润土扫面电镜分析

2.4 本章小结

第三章 加炭焙烧膨润土负载壳聚糖对造纸废水的脱色处理研究

3.1 实验仪器与主要试剂

3.2 实验方法

3.2.1 实验废水检测

3.2.2 造纸废水水质成分分析

3.2.3 振荡时间对造纸废水脱色效果的影响

3.2.4 pH值对造纸废水脱色效果的影响

3.2.5 温度对造纸废水脱色效果的影响

3.2.6 脱色剂用量对造纸废水脱色效果的影响

3.2.7 脱色后的造纸废水的水质分析

3.3 结果与讨论

3.3.1 废水污染特征检测结果

3.3.2 造纸废水水质检测结果

3.3.3 振荡时间对废水脱色效果的影响

3.3.4 废水pH值对废水脱色效果的影响

3.3.5 温度对造纸废水脱色效果的影响

3.3.6 投加量对造纸废水脱色效果的影响

3.3.7 脱色后造纸废水检测结果分析

3.4 本章小结

第四章 加炭焙烧膨润土负载壳聚糖对单宁酸的吸附研究

4.1 吸附理论

4.1.1 吸附动力学理论

4.1.2 吸附等温线

4.2 实验部分

4.2.1 主要实验仪器与药品

4.2.2 实验方法

4.3 结果与讨论

4.3.1 加炭焙烧膨润土负载壳聚糖用量对吸附效果的影响

4.3.2 溶液pH值对吸附效果的影响

4.3.3 温度变化对吸附时间的影响

4.3.4 吸附动力学

4.3.5 吸附等温线

4.4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢