生物质炭对水中氨氮、磷的吸附研究

摘要

目前舟山近岸水域富营养化较为严重，水产加工企业高浓度氨氮、总磷废水排放对海洋的污染日益严重，水产加工废水中氨氮、总磷的治理长期以来都是治污难题。生物质在自然界中普遍存在，且炭化方法简单，因生物质炭独特的多孔结构，具有丰富的表面官能团及庞大的比表面积，有很强的吸附性。本论文以静态吸附法研究甘蔗渣、玉米秸秆生物质炭对水中氨氮、总磷的去除效果，通过生物质炭投加量、反应温度、反应时间、初始氨氮、总磷的浓度、溶液pH等的变化探讨生物质炭去除水中氨氮、总磷的影响因素。利用等温吸附模型、吸附动力学模型拟合，分析生物质碳去除水中氨氮、总磷的吸附机理。　　实验结果表明:生物质炭投加量、反应温度、反应时间、初始氨氮、总磷的浓度、溶液pH等的变化均会对总磷、氨氮吸附效果产生不同程度的影响。等温线方程拟合结果表明生物质炭对总磷、氨氮的吸附更符合Langmuir等温线，说明生物质炭对总磷、氨氮的吸附主要是单分子吸附，且Freundlich方程的1都小于0.5，说明吸附能力较强，属于易吸附。甘蔗渣对总磷的吸附Qm为2.08mg/g，氨氮1.86mg/g。玉米秸秆对总磷的吸附Qm为2.46mg/g，氨氮Qm2.29mg/g，玉米秸秆对总磷、氨氮的吸附效果均好于甘蔗渣，且对总磷的吸附优于对氨氮的吸附。动力学方程拟合结果表明生物质炭对总磷、氨氮的吸附与准二级动力方程拟合相关度更高，R2＞0.99，说明生物质炭对总磷、氨氮的吸附是以化学吸附为主，物理吸附为辅的吸附作用。且内部扩散并不只受单一因素的控制，而是受多种作用控制的复杂扩散过程。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1．1水体富营养化现状

1．2现有污水除磷技术

1．2．1化学沉淀法

1．2．2混凝法

1．2．3生物法

1．2．4吸附法

1．3现有污水除氨氮技术

1．3．1折点加氯法

1．3．2反渗透法

1．3．3生物预处理法

1．3．4吸附法

1．3．5离子交换法

1．4生物质炭的研究进展

1．4．1生物质炭在农业领域的应用

1．4．2生物质炭在环境修复领域中的应用

1．5研究内容

1．5．1研究的目的及意义

1．5．2技术路线

第二章生物质炭的制备

2．1前言

2．2实验材料及仪器设备

2．2．1实验材料

2．2．2实验仪器设备

2．3生物质炭的制备

第三章生物质炭对水体中磷的吸附研究

3．1．2主要药品与试剂

3．1．3磷的测定

3．1．4数据处理

3．2生物质炭对磷的吸附效果的单因素实验

3．2．1溶液初始浓度对磷吸附效果的影响

3．2．2吸附时间对磷吸附效果的影晌

3．2．3溶液温度对磷吸附效果的影响

3．2．4溶液pH对磷吸附效果的影晌

3．2．5生物质炭投加量对磷吸附效果的影响

3．3单因素实验结果

3．3．1溶液初始浓度对磷吸附效果的影响

3．3．2吸附时间对磷吸附效果的影响

3．3．3溶液温度对磷吸附效果的影响

3．3．4溶液pH对磷吸附效果的影响

3．3．5生物质炭投加量对磷吸附效果的影响

3．4生物质炭对磷的吸附机理探讨实验

3．4．1生物质炭吸附磷的吸附等温线实验

3．4．2生物质炭吸附磷的动力学实验

3．5生物质炭吸附总磷的机理分析结果

3．5．1生物质炭吸附磷的等温吸附线模型拟合

3．5．2生物质炭吸附磷的动力学模型拟合

3．6本章小结

第四章生物质炭对水体中氨氮的吸附研究

4．1实验设备及药品

4．1．1主要仪器设备

4．1．2主要药品与试剂

4．1．3氨氮的测定

4．1．4数据处理

4．2生物质炭对氨氮的吸附效果的单因素实验

4．2．1溶液初始浓度对氨氮吸附效果的影响

4．2．2吸附时间对氨氮吸附效果的影响

4．2．3溶液温度对氨氮吸附效果的影响

4．2．4溶液pH对氨氮吸附效果的影响

4．2．5生物质炭投加量对氨氮吸附效果的影响

4．3单因素实验结果

4．3．1溶液初始浓度对氨氮吸附效果的影响

4．3．2吸附时间对氨氮吸附效果的影响

4．3．3溶液温度对氨氮吸附效果的影响

4．3．4溶液pH对氨氮吸附效果的影响

4．3．5生物质炭投加量对氨氮吸附效果的影响

4．4生物质炭对氨氮的吸附机理

4．4．1生物质炭吸附氨氮的吸附等温线研究

4．4．2吸附动力学模型及分析

4．5生物质炭对氨氮的机理分析结果

4．5．1生物质炭吸附氨氮的等温线拟合

4．5．2生物质炭吸附氨氮的动力学模型拟合

4．6本章小结

第五章结论及展望

5．2研究的不足和展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文及研究成果