壳聚糖包覆粉煤灰对工业废水的处理

论文摘要

本论文以粉煤灰、壳聚糖为原料制备出壳聚糖包覆粉煤灰（Chitosan Wrapping Fly-ash缩写为CWF）及壳聚糖包覆改性粉煤灰（Chitosan Wrapping Modified Fly-ash缩写为CWMF）吸附剂。以活性、酸性和直接染料模拟废水为处理对象,以脱色率为主要评价指标,结合对COD去除率的检测,考察在常温条件下pH值、吸附剂投加量、振荡时间、染料种类等因素对吸附效果的影响。通过试验分析研究表明:（1）对粉煤灰进行酸、碱、焙烧改性,以Ca（OH）2改性法效果最佳,使用FTIR对其进行表征可见Al2O3、SiO2的活性被激发,且高温活化减少了水膜对污染物质的吸附阻力,活性提高。（2）通过壳聚糖及粉煤灰单独处理染料废水的结果可知,壳聚糖因其水溶性差且吸附速度慢而受到应用限制,粉煤灰则因投加量大而不被广泛推行,而研究壳聚糖与粉煤灰的复合物处理染料废水更具有发展前景。（3）通过优化条件,制得壳聚糖与粉煤灰复合比为1:20的吸附剂,将其应用于活性、直接和酸性染料模拟废水都获得了较高脱色率和COD去除率,在pH=4的条件下,其对大多数染料的处理效果较好,对直接染料的脱色率可达99%以上,对活性染料最佳也可达95%以上,对酸性染料普遍脱色率没有前两种好,但对酸性橙也可达99%。COD去除率基本相当,对活性染料的处理率均达到90%以上,酸性和直接染料也可达80%以上。（4）通过进一步研究制备出处理效果更为理想的CWMF吸附剂,以活性染料为研究对象,通过实验证明其无论是在脱色率还是COD的去除方面都有了进一步提高,对活性艳兰的试验中CWMF的用量仅为CWF的1/4,脱色率却由96.8%升至98.1%,COD去除率也由原先的92.3%提高至95.4%。通过SEM及FTIR可看出其结构中包覆了更多的粉煤灰且表面更加的凹凸不平,参与反应的基团与CWF相同是-OH、-NH2。由此可看出CWMF的研究为印染废水处理提供了更有利的数据支持及思路创新。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 染料废水的污染及处理现状
• 1.2.1 吸附法
• 1.2.2 化学氧化法
• 1.2.3 生化处理
• 1.2.4 离子交换法
• 1.3 壳聚糖的结构性质和研究现状
• 1.3.1 壳聚糖的结构
• 1.3.2 壳聚糖的性质
• 1.3.3 壳聚糖重要性能指标
• 1.3.4 壳聚糖处理印染废水的作用机理
• 1.3.5 壳聚糖型水处理剂对印染废水的处理现状
• 1.3.6 壳聚糖应用于印染废水脱色的不足
• 1.4 粉煤灰的结构、性质和研究现状
• 1.4.1 粉煤灰的组成和结构特点
• 1.4.2 粉煤灰的危害
• 1.4.3 粉煤灰的活化
• 1.4.4 粉煤灰处理印染废水的作用机理
• 1.4.5 壳聚糖包覆粉煤灰的研究进展
• 1.4.6 壳聚糖包覆粉煤灰用于印染废水脱色的可行性分析
• 1.5 吸附理论
• 1.5.1 吸附类型
• 1.5.2 吸附热力学
• 1.5.3 吸附动力学
• 1.6 研究目标
• 1.7 研究内容
• 1.8 本课题的特点与创新之处
• 第2章 壳聚糖处理活性染料废水
• 2.1 前言
• 2.2 药剂和仪器
• 2.2.1 实验药剂
• 2.2.2 仪器和设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 染料模拟废水最大吸收波长的测定
• 2.3.2 染料模拟废水标准曲线绘制方法
• 2.3.3 染料废水的脱色实验
• 2.3.4 吸附量的测定
• 2.3.5 壳聚糖对活性染料的静态吸附
• 2.3.6 COD 的测定方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 壳聚糖处理活性染料废水
• 2.4.2 壳聚糖对活性染料废水处理效果比较
• 2.5 本章小结
• 第3章 粉煤灰吸附性能的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验
• 3.2.1 实验药品与仪器
• 3.2.2 改性粉煤灰的制备
• 3.2.2.1 酸改性粉煤灰制备方法
• 3.2.2.2 碱改性粉煤灰制备方法
• 3.2.3 样品表征
• 3.2.4 粉煤灰的静态吸附
• 3.2.5 COD 测定方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 吸附剂的表征
• 3.3.2 粉煤灰处理活性艳兰染料废水
• 3.3.3 脱色机理讨论
• 3.3.4 粉煤灰对活性染料废水处理效果比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 壳聚糖包覆粉煤灰处理活性染料废水
• 4.1 前言
• 4.2 实验
• 4.2.1 实验药品与仪器
• 4.2.2 壳聚糖包覆粉煤灰制备条件
• 4.2.3 样品表征
• 4.2.4 CWF 对活性艳兰的静态吸附
• 4.2.5 CWF 的正交试验
• 4.2.6 COD 测定方法
• 4.2.7 吸附热力学实验
• 4.2.8 吸附动力学实验
• 4.2.9 洗脱再利用实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 吸附剂表征
• 4.3.2 CWF 的制备条件
• 4.3.3 CWF 处理活性艳兰染料废水
• 4.3.4 CWF 对三种活性染料的正交试验
• 4.3.5 CWF 对活性染料废水处理效果比较
• 4.3.6 吸附热力学研究
• 4.3.7 吸附动力学研究
• 4.3.8 CWF 的洗脱再利用
• 4.4 本章小结
• 第5章 壳聚糖包覆粉煤灰处理酸性及中性染料废水
• 5.1 前言
• 5.2 实验
• 5.2.1 实验药品与仪器
• 5.2.2 染料模拟废水最大吸收波长的测定
• 5.2.3 染料模拟废水标准曲线绘制方法
• 5.2.4 CWF 对三种酸性染料的静态吸附
• 5.2.5 CWF 对三种直接染料的静态吸附
• 5.2.6 COD 测定方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 CWF 处理三种酸性染料废水
• 5.3.2 CWF 处理三种直接染料废水
• 5.3.3 CWF 对酸性及直接染料废水的处理效果比较
• 5.4 本章小结
• 第6章 壳聚糖包覆改性粉煤灰处理染料废水
• 6.1 前言
• 6.2 实验
• 6.2.1 实验药品与仪器
• 6.2.2 CWMF 的制备条件
• 6.2.3 样品表征
• 6.2.4 CWMF 对活性染料的静态吸附
• 6.2.5 COD 测定方法
• 6.2.6 洗脱再利用实验
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 吸附剂表征
• 6.3.2 CWMF 的制备条件
• 6.3.3 CWMF 处理活性染料废水
• 6.3.4 CWMF 对活性染料废水处理效果比较
• 6.3.5 CWMF 的洗脱再利用实验
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢