麥草陰離子吸附劑的研制及對磷酸根的吸附性能研究.pdf

1、中國具有豐富的麥草秸稈資源，但是其中大量的麥草秸稈沒有得到合理利用，而是直接被丟棄或者焚燒，導(dǎo)致很多環(huán)境污染和安全事故問題。并且水體中過多的磷酸根等陰離子能夠引起對人體健康的危害以及嚴(yán)重的水體富營養(yǎng)化問題，本文在原有方法基礎(chǔ)上合成得到一種新型麥草陰離子吸附劑，并用于水中磷酸根的吸附。 本研究首先確定傳統(tǒng)合成方法的最佳合成條件，即以環(huán)氧氯丙烷作為醚化劑，在吡啶的催化作用下，與三乙胺發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，通過接入季胺基團，改變麥草秸稈的表面

2、電性和對水中磷酸根的去除性能。在不同物料投加量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間等條件下，將麥草秸稈進(jìn)行改性，并研制出一系列陰離子吸附劑；通過單因素實驗和正交試驗，以改性后麥草秸稈對磷酸根的去除效果和改性麥草表面電性為指標(biāo)，確定了最佳改性條件并得到了最佳改性產(chǎn)物；在最佳改性條件下，利用交聯(lián)劑替換催化劑，合成得到新型麥草陰離子吸附劑：利用多種化學(xué)方法和現(xiàn)代分析技術(shù)，如掃描電鏡技術(shù)、微電泳測定技術(shù)、元素分析技術(shù)和紅外光譜技術(shù)等，對交聯(lián)劑改性后麥草和催化劑

3、改性后麥草的結(jié)構(gòu)形貌、比表面積、表面電荷和組成元素進(jìn)行了表征，并與原麥草進(jìn)行對比。結(jié)果表明在麥草秸稈的改性過程中，各物料配比、各反應(yīng)階段的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間等都是影響改性效果的較為關(guān)鍵的因素，因此改性過程中要嚴(yán)格控制改性條件。麥草秸稈在改性后，部分物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了很大的變化。在結(jié)構(gòu)形貌方面，改性后秸稈表面更加光滑，并且沿縱向出現(xiàn)很多空腔；在表面電性方面，改性前秸稈表面帶負(fù)電荷，改性后秸稈表面帶正電荷；在元素含量方面，改性后秸稈的含氮量

4、大大增加。表征結(jié)果同時表明利用交聯(lián)劑對麥草進(jìn)行改性更有利于改變麥草的表面結(jié)構(gòu)，使其表現(xiàn)出更高的吸附性能。 本研究還在實驗室內(nèi)通過靜態(tài)吸附法對改性麥草秸稈對模擬水中磷酸根的吸附效果進(jìn)行了詳盡的研究；同時根據(jù)各種吸附動力學(xué)模式，計算出相應(yīng)的動力學(xué)速率常數(shù)及反應(yīng)級數(shù)；并根據(jù)動態(tài)吸附試驗，確定其最大吸附容量。結(jié)果表明改性后麥草秸稈對水中磷酸根的吸附量大大增加。改性麥草有較寬的投加量范圍，能保證對磷酸根具有良好的去除效果。改性麥草對水中磷

5、酸根的去除效果受pH的影響比較大，pH在5～10之間，吸附效果最佳。去除效果受溫度的影響較小，這使得改性麥草秸稈在實際應(yīng)用中能夠免受季節(jié)的限制。改性后麥草秸稈對陰離子的去除速度很快，在15 min內(nèi)即可完成整個吸附過程，達(dá)到吸附平衡。偽二級動力學(xué)方程和顆粒內(nèi)擴散方程可以較好的描述吸附過程，吸附過程受顆粒內(nèi)擴散控制，但顆粒內(nèi)擴散控制不是唯一的速率控制步驟。反應(yīng)活化能為5．86KJmol-1，在物理吸附反應(yīng)活化能范圍（0～40 kJ·mol