改性炭化秸稈處理含磷廢水的吸附機(jī)理研究.pdf

1、我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國,每年因種植作物會(huì)產(chǎn)生大量的作物秸稈,由于生物質(zhì)能技術(shù)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(fèi)土地,導(dǎo)致環(huán)境污染和安全危害,而且焚燒還會(huì)產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳等一次污染物和因光化學(xué)作用導(dǎo)致的更為嚴(yán)重的二次污染,顆粒物還會(huì)造成能見度下降,引發(fā)交通事故和和航空安全,同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生如火災(zāi)、破壞土壤結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)變廢為寶,化害為利,是從我國的現(xiàn)實(shí)國情出發(fā)的迫切要求。
　　 伴隨著生產(chǎn)力的不斷提高,人類在自然界中的影響力越發(fā)強(qiáng)大。人類在利用科技改變自身環(huán)境的同時(shí)也給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的負(fù)面效應(yīng),導(dǎo)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(xiàn)象的時(shí)間縮短；另一方面無論是河流、湖泊乃至海洋都出現(xiàn)過富營養(yǎng)化問題,爆發(fā)面積廣,持續(xù)時(shí)間長,難以消除。一旦水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化,無論從

3、景觀、氣味還是水質(zhì)上都會(huì)給人類造成身體傷害和經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。所以富營養(yǎng)化現(xiàn)象歷來作為水處理中的一個(gè)重點(diǎn)且熱門的研究課題,如何較快、較好和較有效的根治這一現(xiàn)象,受到了世界各國的廣泛關(guān)注和研究。
　　 固體顆粒物的表面性質(zhì)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(qiáng)化這種作用,在使用時(shí)不易引入其他污染物；顆粒物的堅(jiān)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(xué)法進(jìn)行水處理的方法。近年來天然的礦物的改性產(chǎn)物和人工合成的高效吸附劑的性能、結(jié)構(gòu)和利用的研究得到了廣泛的開展。
　　 本文從農(nóng)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(nèi)外大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,以農(nóng)作物秸稈為原料,在對其物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、表面化學(xué)特性的研究的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行化學(xué)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(jī)理

5、。
　　 研究結(jié)果表明,未經(jīng)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(shí)間,質(zhì)量配比,pH和改性時(shí)的溫度這4個(gè)主要因素進(jìn)行正交試驗(yàn)確定了較好的改性條件。實(shí)驗(yàn)表明,在pH=5、溫度為20℃、攪拌時(shí)間為150分鐘,質(zhì)量比為3作為改性條件時(shí)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(yàn)結(jié)果表明,大約在100min的時(shí)候就能達(dá)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(shí),去除率就基本達(dá)到飽和；pH通過影響水體中磷酸根的形態(tài)進(jìn)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(nèi)吸附效果最好；隨著初始濃度的提高會(huì)造成吸附平衡時(shí)間變短,平衡吸附量增加,但是去除率會(huì)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(xué)和動(dòng)力學(xué)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(jì)算結(jié)果能夠大體符合朗閣謬爾假設(shè),同時(shí)也說明了表面有機(jī)基團(tuán)也能發(fā)揮一定的作用；能夠精確描述整個(gè)過程的方程式要從各變量否具有單一函數(shù)關(guān)系、離子化學(xué)勢關(guān)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(xué)勢作用三個(gè)方面進(jìn)行研究才能得出;整個(gè)吸附過程的焓