改性稻稈吸附劑表征及處理亞甲基藍溶液的吸附性能研究.pdf

1、論文利用農(nóng)業(yè)廢棄物稻稈為原料，對其進行化學改性以及利用復合菌系進行生物改性，制備染料吸附劑。通過實驗室的靜態(tài)實驗，采用多種分析方法研究改性前后稻稈的比表面積、結(jié)構(gòu)形貌、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素成分等物理結(jié)構(gòu)及化學性質(zhì)，以及pH值、吸附劑投加量、初始濃度和溫度對稻稈吸附劑處理亞甲基藍染料溶液的吸附性能影響，建立吸附熱力學及吸附動力學模型。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 1.稻稈化學及生物改性后物理結(jié)構(gòu)及化學性質(zhì)的變化。采用多種儀器

2、及分析方法對改性前后稻稈的物理結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)進行表征，結(jié)果表明，稻稈經(jīng)化學及生物改性后，失重率都不同程度的增加，其中，堿化稻稈生物改性后的失重率最高，達47.3％。稻桿改性后的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量也都發(fā)生明顯變化，堿化稻稈生物改性后的半纖維素降解率也最高，從21.3％降至0.9％。改性后，稻桿的色澤變淺，纖維明顯變細，質(zhì)地變得柔軟。而且，經(jīng)生物改性后，稻稈孔隙增多，微孔結(jié)構(gòu)得到改善，比表面積增大，稻桿經(jīng)超聲生物改性后，比表面積由

3、3.9 m2/g增加到6.9m2/g。稻桿改性后，化學結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，纖維素、半纖維素與木質(zhì)素之間連接的氫鍵被打斷，-OH、-COOH、-OCH等基團游離，含量增加。
　　 2.化學及生物改性稻桿的吸附性能。用改性稻桿吸附亞甲基藍溶液，結(jié)果表明，堿化、氨化、超聲波改性和復合菌系生物改性稻桿吸附劑處理亞甲基藍溶液的吸附性能優(yōu)于原始稻桿吸附劑。堿化改性稻桿吸附量最高，為52.91mg/g，遠高于原始稻桿15.625 mg/g的吸附量

4、。堿化改性稻桿再經(jīng)生物改性后，吸附量進一步得到提高，最大吸附量達56.083 mg/g。
　　 3.pH、投加量、初始濃度、溫度對改性稻稈吸附劑處理甲基藍溶液性能的影響。研究表明，pH值增加吸附率增加。pH為12時，改性稻稈對亞甲基藍染料的吸附率最高；吸附劑投加量為2～10g/L范圍內(nèi)，吸附劑投加量增加，吸附率增加，原始稻稈吸附劑最佳投加量為6g/L，堿化、氨化和超聲改性稻稈吸附劑最佳投加量為4 g/L；隨著亞甲基藍溶液初始濃度

5、增加，吸附率增加；溫度升高，吸附量增加，升高溫度可以提高吸附效果。
　　 4.吸附熱力學研究。堿化、氨化、超聲波改性和復合菌系生物改性稻稈吸附劑處理亞甲基藍溶液的吸附等溫線能很好的符合Freundlich吸附等溫式，稻稈吸附劑處理亞甲基藍溶液的吸附介于單分子層和多分子層之間，稻稈吸附劑吸附表面的不均勻性對吸附過程有一定影響。堿化、氨化、超聲波改性和復合菌系生物改性稻稈吸附劑處理亞甲基藍溶液的吸附過程的焓變△H均為正值，稻稈吸附劑

6、處理亞甲基藍溶液的吸附是一個吸熱過程，升高溫度有利于吸附進行。在不同吸附溫度及吸附濃度下，稻稈吸附劑吸附亞甲基藍的吉布斯自由能△G均為負值，表明稻稈吸附劑處理亞甲基藍溶液的吸附過程是自發(fā)進行的。在不同吸附溫度及吸附濃度下，稻稈吸附劑吸附亞甲基藍熵變△S均為正值，表明反應(yīng)體系處于比較無序的狀態(tài)。
　　 5.吸附動力學的研究。堿化、氨化、超聲波改性和復合菌系生物改性稻稈吸附劑處理亞甲基藍溶液的吸附是一個快速吸附過程。偽二級動力學方程

7、能很好的描述堿化、氨化、超聲波改性稻桿吸附劑吸附亞甲基藍溶液的吸附過程，吸附速率主要受液膜擴散控制。顆粒內(nèi)擴散方程和偽二級動力學方程能很好的描述復合菌系生物改性稻稈吸附劑處理亞甲基藍溶液的吸附過程，吸附速率主要受顆粒內(nèi)擴散和液膜擴散控制。
　　 學位論文為染料廢水的處理提供了一種新的高效、低成本處理思路；拓寬了利用農(nóng)業(yè)廢棄物制備水處理吸附劑的研究方法；利用復合菌系生物法改性稻桿，為木質(zhì)纖維素的經(jīng)濟、合理、高值化的利用提供一條新的