不同改性秸秆生物炭对垃圾渗滤液中COD的吸附研究

摘要

垃圾渗滤液是一种浓度非常高的有机废水，具有水质成分复杂、COD含量和氨氮浓度高、水质和水量变化幅度大等特点，降低其COD是一个重要的处理目标。吸附法是一种常见的物化处理手段，优选一种高效经济的吸附剂，是吸附法处理各种废水的关键。 本文用不同改性剂制备改性芦苇生物炭和改性水稻生物炭，进行表征分析两种改性生物炭的结构特征。探讨不同因素对两种生物炭降低垃圾渗滤液COD的影响，研究了两种生物炭对污染物的吸附特性，并运用正交试验优化吸附条件，同时研究两种生物炭的再生吸附效果。主要研究结果如下： （1）以芦苇秸秆为原材料，最佳炭化温度为600℃，炭化时间为2h，炭产率为35.5%。改性结果表明，未改性的芦苇生物炭对COD的去除率仅为32.56%，用FeCl3和HCl复合改性后去除率可达到48.22%。改性芦苇生物炭的零电荷点为8.4，通过对其扫描扫描电镜、傅立叶红外光谱以及X-射线衍射图谱表征得到改性后的芦苇生物炭表面更粗糙，孔隙结构更发达，含有大量的酸性官能团，且具有更高的纤维结晶度。 （2）以水稻秸秆为原材料，最佳炭化温度为500℃，炭化时间为2h，炭产率为37.2%。改性结果表明，未改性前的水稻生物炭对COD的去除率仅为34.88%，用ZnCl2和HCl复合改性后去除率达到53.34%。改性水稻生物炭的零电荷点为6.5，通过对其扫描扫描电镜、红外光谱以及X-射线衍射图谱表征得到改性后的水稻生物炭有丰富的孔隙结构及大量的褶皱，含有大量的酸性官能团，且具有更高的纤维结晶度。 （3）改性芦苇生物炭的吸附试验结果表明，吸附处理 COD含量为1500mg·L-1的垃圾渗滤液的最佳工艺参数为：pH=5，投加量为0.8g，吸附时间为60min，反应温度为40℃，COD去除率可达67%。四种影响因素对改性芦苇生物炭吸附效果的影响程度的顺序为 pH>初始浓度>吸附时间>投加量。改性芦苇生物炭对垃圾渗滤液中COD的吸附动力学更复合准二级动力学模型，由表面吸附和颗粒内扩散共同控制该吸附过程，吸附速率主要受化学吸附控制。吸附等温线更符合Langmuir等温线，属于单分子层吸附。循环再生的芦苇生物炭仍能较好的吸附处理垃圾渗滤液。 （4）改性水稻生物炭的吸附试验结果表明，吸附处理COD含量为1500mg·L-1的垃圾渗滤液的最佳工艺参数为：pH=5，投加量为0.8g，吸附时间为90min，反应温度为40℃，COD去除率可达75%。四种影响因素对改性芦苇生物炭吸附效果的影响程度的顺序为 pH>投加量>吸附时间>初始浓度。改性水稻生物炭对垃圾渗滤液中COD的吸附动力学更复合准二级动力学模型，由表面吸附和颗粒内扩散共同控制该吸附过程，吸附速率主要受化学吸附控制。吸附等温线更符合Freundlich等温线，属于多分子层吸附。循环再生的水稻生物炭仍能较好地吸附处理垃圾渗滤液。 芦苇和水稻秸秆对降低垃圾渗滤液COD均有一定的效果，经过改性处理后，吸附性能得到了一定程度的改善，改性芦苇生物炭和改性水稻生物炭都具备吸附处理垃圾渗滤液COD的能力，是经济、高效的吸附剂。

目录

声明

第一章 绪论

1.1垃圾渗滤液的概述

1.2 秸秆的概述

1.3 本课题的主要研究内容和创新点

第二章 实验材料与分析方法

2.1 主要试剂及仪器

2.2 COD的测定

2.3 改性秸秆生物炭的制备及其表征

2.4 改性秸秆生物炭对垃圾渗滤液中COD的吸附性能研究

第三章 改性秸秆生物炭的制备及其表征

3.1 改性芦苇生物炭的制备与表征

3.2 改性水稻生物炭的制备与表征

3.3 本章小结

第四章 改性芦苇生物炭对垃圾渗滤液中COD的吸附实验

4.1 不同的影响因素对COD去除效果的影响

4.2 吸附动力学分析

4.3 吸附等温线分析

4.4 正交实验

4.5 改性芦苇生物炭的再生利用试验

4.6 本章小结

第五章 改性水稻生物炭对垃圾渗滤液中COD的吸附实验

5.1 不同的影响因素对COD去除效果的影响

5.2 吸附动力学分析

5.3 吸附等温线分析

5.4 正交实验

5.5 改性水稻生物炭的再生利用试验

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

图 表 目 录

致谢

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