改性炭化秸稈處理含磷廢水的吸附機理研究.pdf

1、我國是一個農業(yè)大國,每年因種植作物會產生大量的作物秸稈,由于生物質能技術尚未推廣,大量的秸稈沒有得到合理的利用和處置,焚燒和填埋成為了秸稈的主要處理方式,不僅造成了因大量的固體廢棄物填埋而浪費土地,導致環(huán)境污染和安全危害,而且焚燒還會產生二氧化碳、一氧化碳等一次污染物和因光化學作用導致的更為嚴重的二次污染,顆粒物還會造成能見度下降,引發(fā)交通事故和和航空安全,同時也會產生如火災、破壞土壤結構等一系列問題。因此,對我國而言,如何合理有效的利

2、用這些作物秸稈,實現變廢為寶,化害為利,是從我國的現實國情出發(fā)的迫切要求。
　　 伴隨著生產力的不斷提高,人類在自然界中的影響力越發(fā)強大。人類在利用科技改變自身環(huán)境的同時也給環(huán)境帶來了嚴重的負面效應,導致了各種各樣的環(huán)境污染。水體富營養(yǎng)化在水污染中的危害越來越明顯。一方面在人類影響下水體爆發(fā)富營養(yǎng)化現象的時間縮短；另一方面無論是河流、湖泊乃至海洋都出現過富營養(yǎng)化問題,爆發(fā)面積廣,持續(xù)時間長,難以消除。一旦水體出現富營養(yǎng)化,無論從

3、景觀、氣味還是水質上都會給人類造成身體傷害和經濟上的巨大損失。所以富營養(yǎng)化現象歷來作為水處理中的一個重點且熱門的研究課題,如何較快、較好和較有效的根治這一現象,受到了世界各國的廣泛關注和研究。
　　 固體顆粒物的表面性質決定其具有一定的吸附能力,通過特定的改性處理后能夠大大強化這種作用,在使用時不易引入其他污染物；顆粒物的堅固性決定了使用的穩(wěn)定性；另外使用后可以通過改變外界條件使污染物脫附,吸附劑再生,也能夠成為回收貴重金屬的一

4、種方法,故近年來成為一種有望替代生物和化學法進行水處理的方法。近年來天然的礦物的改性產物和人工合成的高效吸附劑的性能、結構和利用的研究得到了廣泛的開展。
　　 本文從農用固體廢棄物綜合資源化利用和高效除磷吸附劑開發(fā)和利用的角度出發(fā),在綜合國內外大量相關文獻的基礎上,以農作物秸稈為原料,在對其物理結構、化學成分、表面化學特性的研究的基礎上對其進行化學改性,并且較為系統(tǒng)的研究了其在不同的外界條件下對水溶液中磷酸根離子的吸附性能和機理

5、。
　　 研究結果表明,未經改性的炭化秸桿表面電位較低,靜電斥力的存在限制了其對磷酸根離子的吸附能力,改性后的炭化秸桿表面電位有較大的提高,可以大大提高其對磷酸根離子的吸附能力。
　　 通過對攪拌時間,質量配比,pH和改性時的溫度這4個主要因素進行正交試驗確定了較好的改性條件。實驗表明,在pH=5、溫度為20℃、攪拌時間為150分鐘,質量比為3作為改性條件時改性效果較好,炭化秸桿表面電位由初始的-17mv～-24mv升高

6、到-6mv～-9mv。
　　 靜態(tài)吸附試驗結果表明,大約在100min的時候就能達到吸附平衡；吸附效果隨著投加量的增加而提高,投加量大約為0.3g時,去除率就基本達到飽和；pH通過影響水體中磷酸根的形態(tài)進而影響炭化秸桿對水體中陰離子的吸附,pH的升高有利于其對磷酸根的吸附,pH在5至8的范圍內吸附效果最好；隨著初始濃度的提高會造成吸附平衡時間變短,平衡吸附量增加,但是去除率會下降；溫度的升高不利于改性炭化秸桿對磷酸根的吸附,這表

7、明了吸附過程是放熱過程,降低溫度可以提高吸附效果。
　　 通過熱力學和動力學研究表明,朗閣謬爾等溫式和弗倫德力西等溫式都能描述吸附過程,但是朗閣謬爾方程更加精確,不僅說明了表面吸附過程的計算結果能夠大體符合朗閣謬爾假設,同時也說明了表面有機基團也能發(fā)揮一定的作用；能夠精確描述整個過程的方程式要從各變量否具有單一函數關系、離子化學勢關系是否是決定吸附平衡的唯一因素以及吸附劑的表面化學勢作用三個方面進行研究才能得出;整個吸附過程的焓