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磁性硅藻土树脂的性能研究

2020-12-20 11:10编辑: www.51jrft.com51今日论文网
采用悬浮聚合的方法,以苯乙烯-二乙烯苯为基本骨架,将改性磁性硅藻土添加入苯乙烯骨架中,制备新型磁性硅藻土复合树脂材料。借助FI-TR和SEM对磁性硅藻土树脂材料进行性能表征。以磁性硅藻土对天然有机物的吸附为例,研究该树脂的吸附性能特点。表征结果表明,改性硅藻土与苯乙烯树脂之间有机结合,苯乙烯微球表面改性硅藻土分布均匀,提高了树脂的吸附性能和机械强度。采用静态吸附的方法,研究了磁性硅藻土树脂对天然有机物的吸附性能及温度、初始浓度对天然有机物吸附的影响。实验结果表明,当温度为40℃时,磁性硅藻土树脂的饱和吸附量达71.29mg/g,更符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,说明,磁性硅藻土树脂对天然有机物的吸附是多层化学吸附。关键词 硅藻土复合树脂,改性,天然有机物,吸附目 录
1 绪论 5
1.1 天然有机物的危害 5
1.2 吸附法处理水 6
1.2.1 硅藻土吸附 6
1.2.3 树脂吸附 7
1.3 本论文选题依据与意义 9
2 实验部分 9
2.1 实验方法 9
2.1.1 材料的制备方法 9
2.1.2 表征方法 14
2.2 腐植酸吸附性能试验 14
2.2.1 测定原理 14
2.2.2 测定方法 14
2.2.3 腐植酸标准曲线的绘制 15
2.2.4 磁性树脂等温吸附曲线 16
2.2.5 磁性树脂吸附动力学 16
2.3 实验仪器 16
2.4 实验药品 17
3 结果与讨论 19
3.1 磁性硅藻土树脂材料表征 19
3.1.1 材料的红外分析 19
3.1.2 SEM电镜分析 21
3.2 对有机物的吸附性能研究 22
3.2.1 吸附动力学 22
3.2.2 等温吸附曲线 24
结论与展望 27
致 谢 29
参考文献 30
1 绪论
天然有机物(NOM) *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2# 
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3.1.2 SEM电镜分析 21
3.2 对有机物的吸附性能研究 22
3.2.1 吸附动力学 22
3.2.2 等温吸附曲线 24
结论与展望 27
致 谢 29
参考文献 30
1 绪论
天然有机物(NOM)是由动植物残骸在自然循环中经微生物分解和物理化学作用所产生的一类大分子有机物,主要包括微生物分泌物、溶解的动物组织、腐殖质等,其中以腐殖质为主,约占水中总天然有机物的50%~90%。
1.1 天然有机物的危害
腐殖酸(HA)是腐殖质的主要成分,广泛存在于水源水体之中。腐殖酸的存在给饮用水安全带来了严重安全隐患。腐殖酸会增加水体色度和臭味,增加饮用水处理的难度;同时,水体中腐殖酸还可与有毒的有机物及重金属离子发生络合反应,形成了多种多样复杂的污染物,并且容易加剧膜分离工艺中的膜污染[1];更严重的是在饮用水处理的氯消毒环节中,腐殖酸与氯发生反应生成三氯甲烷(THMs),卤乙酸(HAAs)等多种对人体有致癌、致畸、致突变(三致物)作用的消毒副产物(DBPs),是氯消毒副产物的主要前驱物,严重威胁着人类健康。因此,对于含有天然有机物的废水必须经过处理之后才能排放。
1.2 吸附法处理水
吸附法有效率高、设备简单、很少产生污泥等优点,用于微污染水中有机物的去除具有无可比拟的优势[2]。吸附法的关键在于选择合适的吸附剂。目前用于微污染水中有机物去除的吸附剂种类众多,如活性炭(粉末活性炭、颗粒活性炭、活性炭纤维以及碳纳米管)、矿物类吸附剂(沸石、蒙脱石、膨润土)、高分子聚合物树脂(吸附树脂、离子交换树脂)等[2]。但是活性炭是一种应用最广泛的吸附剂,但吸附饱和的活性炭需热再生,能耗较高[3]。沸石、蒙脱石、膨润土等矿物及其改性产品对有机物有一定的去除效果,但吸附容量较小[4]。高分子聚合物树脂对溶解性有机物具有良好的吸附效果且再生容易,越来越得到水处理领域的关注。
1.2.1 硅藻土吸附
1.2.1.1硅藻土特点
硅藻土具有独特的微孔结构,比表面积大,堆密度小,孔体积大,因而其吸附能力强,但这并不表明硅藻土对任何物质都具有强吸附能力。由于硅藻土吸附剂多呈负电性,因而对带负电的有机物的吸附就受到一定的限制。发生在硅藻土孔隙内的吸附主要是物理吸附,既可以发生单分子吸附,也可以形成多分子层吸附,吸附的速率较快。
1.2.1.2硅藻土在水处理中的应用
目前硅藻土主要用于处理城市污水、造纸废水、印染废水、屠宰废水、含油废水和重金属废水。
我国云南环境科学研究所[5]对硅藻土处理有机物的效果进行了研究。研究结果为:硅藻土处理以灰浆为主的造纸废水,色度去除率达93~98%,COD 去除率71~76%;草浆造纸废水的色度去除率为90~96%,COD 去除率 58~63%;处理含锌人造纤维废水的色度去除率达97~99%,COD 去除率70~76%,锌的去除率94.83%;处理拷胶废水的 COD 去除率为85~90%,处理后出水无色透明。处理以活性染料为主的印染废水脱色率为80%,COD 去除率为60%,处理含多种金属的酸性废水的铜去除率 85%。
同济大学的李忆[6]针对游泳池水质的特点和要求,将硅藻土过滤技术用于游泳池水的循环处理。试验结果表明:硅藻土过滤技术用于游泳池水的循环处理,除菌除浊效果好。滤后水质量高,浊度接近零,水体清澈透明,胜过其它常用的水处理设备,且设备体积小,占地省,运行灵活,处理费用低。
宋来洲、李健林、万杰[7]采用硅藻土对污水处理厂进水进行混凝处理,尝试将硅藻土混凝和微滤分离膜处理技术相结合对污水进行处理。试验结果表明,硅藻土用于城市污水处理,效果显著。当硅藻土用量为300mg/L 时,结合微滤分离膜系统,能够满足生活杂用和市政杂用所需水质要求。
东北大学沈岩柏、朱一民、魏德洲等[8][9]研究了吉林长白硅藻土吸附水相中锌和铅离子的吸附过程,讨论了各试验因素对吸附效果的影响。试验结果表明:吉林长白硅藻土对 Zn2+、Pb2+有较好的吸附效果。该吸附过程进行得很快,分别在10min和5min左右即可达到吸附平衡。与酸性条件下的吸附效果相比,pH分别在中性和6.5条件下的吸附效果更佳。温度对Zn2+的吸附效果影响较大,但对Pb2+却影响不大,对锌离子质量浓度为 9.8mg/L的溶液,硅藻土用量为10g/L时Zn2+的去除率达到 99.71%,对 100mL 铅离子质量浓度为 50mg/L 的溶液,0.4g的硅藻土就可以使 Pb2+去除率达到98%。经过硅藻土二次吸附后,锌离子和铅离子的去除率都接近100%。
1.2.3 树脂吸附
吸附树脂是内部呈交联网状结构的高分子球状体,具有可选择的孔结构和表面化学结构,通过分子间的非共价键力,树脂可以从水溶液中吸附有机溶质,并可方便地洗脱再生,从而实现废水中有机物质的富集、分离和回收。废水资源化的效益明显。近年来,树脂法处理有毒有机化工废水逐渐成为国内外废水处理和资源化的热点课题之一[10]。
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