稻壳发电热解残渣稻壳灰对有机污染物的吸附

摘要

稻壳发电作为一项成熟的稻壳资源利用技术，有着很好的发展前景。但稻壳发电留下的热解残渣——稻壳灰，如不加以处理和利用还会对环境造成一定的污染。目前虽然有不少学者就稻壳灰的应用作过研究，但这些研究大多偏重于稻壳灰样品的制备及其应用，而忽略了稻壳发电过程中产生的稻壳灰。由于稻壳发电过程中温度和时间等方面因素的限制，留下的热解稻壳灰在物理化学特性上与实验室可控条件下形成的稻壳灰样品有着较大的区别。
　　 本研究以稻壳热解后的稻壳灰为实验材料，研究其物理及化学特性，并对其吸附性能作探索研究。吸附实验以苯酚作为有机污染物，研究稻壳灰在不同条件下对苯酚的吸附作用。吸附实验的结果表明，未经处理的稻壳灰样品对有机污染物的去除率只有41.6％，吸附效果不够理想，而在经过碱洗处理后，其吸附性能有明显提高，有机物去除率提高至78.5％。碱溶液的用量越多，稻壳灰样品对有机污染物的吸附效果越好。实验结果表明当样品与碱液比达到1∶7时，碱液用量的增加对吸附效果的改善不明显。
　　 通过仪器测定发现，碱处理前后，稻壳灰的表面基团的组成没有发生明显变化，但比表面积和总碳含量有明显的增加，通过对场扫描透射电镜照片的分析，稻壳灰中存在大量SiO2团块状粒子，这些粒子堵塞了稻壳灰中的孔道。经碱处理后，稻壳灰孔道中的SiO2粒子被浸溶出来，孔道结构有明显的改善。吸附实验发现，当溶液pH值小于7时，稻壳灰对有机污染物的吸附效果要好于pH值大于7时的吸附效果。
　　 通过吸附实验的拟合，发现稻壳灰对苯酚的吸附等温线模型同时符合Langmuir和Freundlich等温吸附线模型，这说明稻壳灰对有机污染物的吸附属于多种吸附作用共同作用的结果。从实验数据来看，稻壳灰样品对苯酚的吸附容量最高可以达到15.873mg/g。
　　 通过动力学实验，确定了稻壳灰对苯酚的动力学模型属于准二级动力学模型和颗粒内扩散模型。从实验数据可以看出，稻壳灰对苯酚的吸附行为可分为三个阶段：开始是一个快速吸附过程，随后是一个速度渐缓的吸附阶段，最后达到平衡。根据动力学方程的拟合结果，可以推定稻壳灰对苯酚的吸附属于快速吸附过程，该吸附过程的主要控制步骤为液膜扩散或者颗粒内扩散，但颗粒内扩散控制不是唯一的速率控制步骤。

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章 绪论

1.1稻壳发电的应用现状

1.2稻壳发电残渣的利用现状

1.3稻壳灰的研究现状

1.4研究目的和意义

1.5研究的主要内容

第二章 稻壳发电残渣的理化特性及吸附性能

2.1引言

2.2实验材料与设备

2.2.1实验试剂

2.2.2实验仪器

2.3实验方法

2.3.1稻壳灰样品的分析测试方法

2.3.2样品的吸附实验方法

2.4实验结果与讨论

2.4.1稻壳灰样品的物理性质

2.4.2稻壳灰样品对苯酚的吸附效果

2.4.3 pH值条件对吸附效果的影响

本章小结

第三章 稻壳发电残渣的吸附等温线研究

3.1引言

3.1.1物理吸附

3.1.2化学吸附

3.1.3离子交换吸附：

3.2实验试剂与仪器

3.2.1实验试剂

3.2.2实验仪器

3.3实验方法

3.4实验结果与讨论

本章小结

第四章 稻壳发电残渣的吸附动力学研究

4.1引言

4.2实验试剂与仪器

4.2.1实验试剂

4.2.2实验仪器

4.3实验方法

4.4实验结果与讨论

本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文