改性麦秸秆对硝酸根和磷酸根的吸附研究

摘要

水体中氮磷的去除是非常必要的，麦秸秆价廉易得，开发其在水污染控制方面的应用有着环境、经济和社会的价值。本文以麦秸秆为原料，分别采用环氧氯丙烷接枝聚乙烯亚胺（PEI）、La和Ca负载的方法对麦秸秆进行改性，分别得到改性吸附剂 PEI-MWS、La-MWS和 Ca-MWS。本文采用红外光谱分析、扫描电镜、X射线荧光分析、等电点等对改性前后的麦秸秆进行表征，表明聚乙烯亚胺、镧和钙都成功地负载在麦秸秆表面。相同实验条件下原麦秸秆（NWS）对 NO3-、PO43-（固液比为1:1）、PO43-（固液比为0.5:1）的单位吸附量分别为1.73 mg·g-1、4.52 mg·g-1、7.14 mg·g-1，而PEI-MWS对NO3-的单位吸附量为24.6 mg·g-1，La-MWS和 Ca-MWS对 PO43-的单位吸附量分别为15.1 mg·g-1和14.7 mg·g-1。证明改性后的麦秸秆对 NO3-和PO43-的吸附效果有明显的提高。
　　pH值对 PEI-MWS吸附 NO3-影响较大，最佳 pH值为2.5，但 La-MWS和 Ca-MWS吸附 PO43-的pH值范围广；盐度对La-MWS吸附 PO43-几乎没有影响，但不利于PEI-MWS对NO3-和 Ca-MWS对 PO43-的吸附；等温线拟合分析表明，PEI-MWS对 NO3-吸附过程符合 Koble-Corrigan模型吸附，且非线性拟合优于线性拟合， La-MWS和 Ca-MWS吸附 PO43-过程均符合Langmuir模型，说明这三个吸附体系可能以单分子层吸附为主。
　　准二级动力学模型能较好的描述La-MWS对PO43-和PEI-MWS对NO3-吸附动力学过程，推测该吸附过程主要为化学吸附；Ca-MWS吸附PO43-过程符合Double-Consant模型，推测该吸附过程复非均相的扩散过程。
　　动态柱吸附研究发现，Thomas模型能较好地预测 La-MWS对 PO43-和PEI-MWS对 NO3-动态吸附穿透曲线，传质模型拟合结果说明 Koble-Corrigin等温模型适合预测 PEI-MWS吸附 NO3-的动态穿透曲线。The Clark模型能很好地预测Ca-MWS对PO43-的动态穿透曲线。
　　NaCl溶液对于PEI-MWS吸附NO3-后的PEI-MWS解吸与再生效果较好，可多次重复利用。NaOH溶液对La-MWS吸附PO43-的再生效果较好，HCl溶液对Ca-MWS吸附PO43-的再生效果较好。

目录

声明

第一章 引言

1.1 研究背景

1.2 氮磷废水污染现状

1.3 常见处理含氮磷废水的方法

1.4 吸附法

1.5 麦秸秆及其改性的吸附研究现状

1.6 本文的研究意义和思路

第二章 实验材料、仪器和研究方法

2.1 实验材料和仪器

2.2 研究方法

2.3 吸附模型

2.4 吸附过程的热力学参数计算

2.5 误差分析

第三章 吸附剂的制备及表征

3.1 聚乙烯亚胺改性麦秸秆的制备

3.2 镧负载麦秸秆的制备

3.3 钙负载麦秸秆的制备

3.4 改性前后麦秸秆的表征

3.5 本章小结

第四章 PEI-MWS对NO3-的吸附研究

4.1 引言

4.2 静态吸附

4.3 吸附等温线、动力学及热力学分析

4.4 吸附剂PEI-MWS的静态解吸与再生

4.5 PEI-MWS对NO3-的动态吸附研究

4.6 动态吸附曲线的模型拟合

4.7 PEI-MWS吸附NO3-的动态解吸与再生

4.8 PEI-MWS对NO3-吸附及解吸机理

4.9 本章小结

第五章 La@MWS对PO43-的吸附研究

5.1 引言

5.2 La@MWS吸附PO43-的静态吸附

5.3 吸附等温线、动力学以及热力学分析

5.4 La@MWS对PO43-的动态吸附实验

5.5 动态吸附曲线的模型拟合

5.6 La@MWS对PO43-的解吸再生

5.7 La@MWS对PO43-的吸附机理

5.8 本章小结

第六章 Ca@MWS对PO43-的吸附研究

6.1 引言

6.2 Ca@MWS吸附PO43-的静态吸附

6.3 吸附等温线、动力学以及热力学分析

6.4 Ca@MWS对PO43-的动态吸附实验

6.5 动态吸附曲线的模型拟合

6.7 Ca@MWS对PO43-的吸附机理

6.8 本章小结

第七章 结论与建议

参考文献

个人简历及研究成果

致谢