羟基铝-壳聚糖改性膨润土的制备及其处理船舶舱底含油污水的试验研究

摘要

随着船舶航运业的迅猛发展，海洋船舶排放的含油污水吨位在逐渐增加，给人类生活及对生态自然环境造成了严重影响，寻找一种经济高效的去除技术具有重要意义。本课题以实现有含油污水的达标排放同时兼顾经济可行为目的，基于膨润土在水处理中有着广泛研究应用，研究了改性膨润土的制备时各因素对其吸附性能的影响，同时对最佳条件下的改性膨润土处理船舶舱底含油污水进行了研究，并对膨润土进行了重复利用试验及吸附反应机理分析。 首先，通过试验比较了试验材料改性前后性能概况可以得到改性膨润土可用于处理船舶舱底含油污水。随后通过试验研究了微波反应功率、微波反应时间、nOH-/nAl3+、nAl3+/m土、m糖/m土五种因素对制备改性膨润土吸附性能的影响，以此来确定后期试验的改性膨润土材料。研究结果表明：当微波反应功率为300W，nAl3+/m土为10mmol/g， m糖/m土为0.25，微波反应时间为10min，nOH-/nAl3+为1.0时，制备的改性膨润土吸附性能最优。 采用扫描电镜、能谱分析、红外光谱及X射线衍射对钙基膨润土、钠基膨润土、改性膨润土的表面形态、物质组成及内部结构进行对比分析，从而确定三种膨润土表面的形态变化、物质组成及内部结构。研究结果表明：经过改性后膨润土，其亲油性能增强，层间距增大，吸附性能增强。 通过试验研究改性膨润土投加量、pH值、搅拌反应时间、溶液浓度对含油污水去除率的影响，然后采用Box-Behnken试验设计响应曲面分析，进而得到处理含油污水的最佳运行条件。试验研究结果表明：溶液pH值对反应的去除影响最大，对于100mg/L的含油污水，当膨润土投加量为10g/L，搅拌反应时间为60min，溶液pH值为8时，含油污水的去除率可高达98.38%。 通过三种膨润土除油对比试验，改性膨润土的除油效果明显提高；研究了热解吸后的改性膨润土重复吸附处理含油污水，处理效果依然良好。通过等温吸附及动力学分析试验，可知改性膨润土处理含油污水更加符合 Freundlich等温吸附模型，吸附属于多分子层的吸附，以化学吸附为主，吸附反应动力学更加符合假二级动力学。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 船舶舱底含油污水概述

1.3 船舶舱底含油污水处理国内外研究现状

1.4 膨润土吸附除油技术的应用

1.5 课题研究意义与研究内容及技术路线

第2章 试验材料和分析方法

2.1 试验材料与设备

2.2 基本试验方法

2.3 水质分析检测方法

2.4 膨润土性能的测定

2.5 本章小结

第3章 改性膨润土的制备及其性能分析

3.1 引言

3.2 膨润土改性前后性能的比较

3.3 改性膨润土的制备影响因素试验

3.4 改性膨润土制备的正交试验

3.5 膨润土的性能分析

3.6 本章小结

第4章 膨润土处理含油污水的试验研究

4.1 引言

4.2 改性膨润土处理含油污水的单因素试验研究

4.3 改性膨润土处理含油污水响应曲面优化试验设计

4.4 本章小结

第5章 膨润土再生吸附试验及机理分析

5.1 引言

5.2 膨润土吸附及再生试验

5.3 等温吸附曲线拟合及动力学分析

5.4 膨润土吸附机理研究

5.5本章小结

结论

参考文献

致谢