稻杆生物碳负载改性沸石对无机氮离子的吸附机制及效果研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:niqing813
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
水体中硝酸盐氮和氨氮造成的氮污染是当今社会亟待解决的环境问题之一 。吸附法是去除水体中无机氮的重要方法之一,优质吸附剂是吸附法成功去除水中无机氮的基础。目前,有研究分别利用改性秸秆吸附去除硝酸盐氮和利用沸石吸附去除氨氮,但尚不能达到同时吸附去除硝酸盐氮和氨氮的目的。为了同时去除水中的硝酸盐氮和氨氮,并同时使吸附剂在水中充分扩散,更加有效地吸附水体中的污染物质,本文制备了多种负载沸石的稻杆生物炭复合吸附剂,并将其用于水中的硝酸盐氮和氨氮的去除,讨论了复合吸附剂对水中硝酸盐氮和氨氮的去除效果及主要影响因素,及其在水环境中的有机碳的释放情况,探究其应用于水体无机氮吸附去除的可行性。
  本文采用物化结合的方法制备出最佳硝酸盐氮阴离子吸附剂D M F-R S-B和最佳氨氮阳离子吸附剂N a C l-Z后,经过300-500℃的高温煅烧得到复合吸附剂M-RS/Z。利用元素分析、SEM、Z e ta电位、XRD等技术对制备出的复合吸附剂进行表征分析,探究其最佳材料配比和煅烧温度,并通过吸附动力学和等温吸附平衡实验研究了吸附剂的吸附性能和机理。论文得出的主要结果与结论如下:
  ( 1 ) M-RS/Z-400同时吸附硝酸盐氮和氨氮的研究表明:相较于単一吸附材料,复合吸附剂不仅可同时去除硝酸盐氮和氨氮,且去除 效果分别由单一吸附剂的61.22%和 95.96%提升至68.9%和 96.7%;拟ニ阶动力学模型均更适用于描述复合吸附剂对硝酸盐氮和氨氮的吸附过程,说明吸附速率受化学吸附控制,同时初始浓度的升高会减缓吸附的速率;由颗粒内扩散和Bangham动力学模型可知,颗粒内扩散不是吸附速率的唯一影响因素,且复合吸附剂对氨氮的吸附受颗粒内扩散影响更大,而对硝酸盐氮的吸附过程主要依靠表面吸附;由热力学分析可知复合材吸附剂吸附氨氮和硝酸盐氮均是自发、放热的过程;M-RS/Z-400复合吸附剂对硝酸盐氮和氨氮的等温吸附过程均可用Langmuir等温吸附模型描述,其对硝酸盐氮和氨氮的最大吸附量分别为24.45mg/g和 24.63mg/g; 正交实验优化结果表明,单ー吸附剂的配比是影响硝酸盐氮和氨氮去除率的最主要因素。
  ( 2 )研究发现,M-RS/Z-400复合吸附剂相较于单一吸附剂DMF-RS-B和NaCl-Z而言具备更优的沉降性能,可使吸附剂更加充分、有效地去除水体中的污染物质。同时,由浸出实验可知,M-RS/Z-400复合吸附材料3 0天内释放硝酸盐氮和氨氮的量均在1m g/L以下,有机碳溶出量也远低于造成污染的排放限值,因而M-RS/Z-400复合吸附剂不会造成二次污染。同时复合吸附剂可释放少量的有机碳,具有作为缓释固相碳源及土壤保肥(氮肥)材料的潜质。
  综上所述,制备的M-RS/Z-400复合吸附剂可以作为水处理中无机氮吸附剂,同时,改吸附剂具有作为固相碳源、土壤保肥(氮肥)剂等潜在价值。
  效果分别由单一吸附剂的61.22%和 95.96%提升至68.9%和 96.7%;拟ニ阶动力学模型均更适用于描述复合吸附剂对硝酸盐氮和氨氮的吸附过程,说明吸附速率受化学吸附控制,同时初始浓度的升高会减缓吸附的速率;由颗粒内扩散和Bangham动力学模型可知,颗粒内扩散不是吸附速率的唯一影响因素,且复合吸附剂对氨氮的吸附受颗粒内扩散影响更大,而对硝酸盐氮的吸附过程主要依靠表面吸附;由热力学分析可知复合材吸附剂吸附氨氮和硝酸盐氮均是自发、放热的过程;M-RS/Z-400复合吸附剂对硝酸盐氮和氨氮的等温吸附过程均可用Langmuir等温吸附模型描述,其对硝酸盐氮和氨氮的最大吸附量分别为24.45mg/g和 24.63mg/g; 正交实验优化结果表明,单ー吸附剂的配比是影响硝酸盐氮和氨氮去除率的最主要因素。
  ( 2 )研究发现,M-RS/Z-400复合吸附剂相较于单一吸附剂DMF-RS-B和NaCl-Z而言具备更优的沉降性能,可使吸附剂更加充分、有效地去除水体中的污染物质。同时,由浸出实验可知,M-RS/Z-400复合吸附材料3 0天内释放硝酸盐氮和氨氮的量均在1m g/L以下,有机碳溶出量也远低于造成污染的排放限值,因而M-RS/Z-400复合吸附剂不会造成二次污染。同时复合吸附剂可释放少量的有机碳,具有作为缓释固相碳源及土壤保肥(氮肥)材料的潜质。
  综上所述,制备的M-RS/Z-400复合吸附剂可以作为水处理中无机氮吸附剂,同时,改吸附剂具有作为固相碳源、土壤保肥(氮肥)剂等潜在价值。
其他文献
赤泥是氧化铝冶炼过程中产生的固体废弃物,含铁量丰富。目前,尚无合理技术实现赤泥的综合利用,主要采取堆存的消纳方式,不仅占用大量土地,而且严重危害生态环境。铁碳微电解技术是一种常用的废水处理工艺,在印染、制药、石化、焦化、农药、电镀等废水处理中得到广泛应用。铁碳微电解填料一般采用直接还原铁粉/铁屑和活性炭为原料制备,生产成本较高。  本文以高铁赤泥和无烟煤为主要原料,采用高温还原焙烧法制备铁碳微电解
南方离子型稀土在开采的过程中由于使用大量的硫铵浸矿剂,导致矿区范围产生大量含氨氮的矿山尾水,严重污染矿区及流域的地表水环境,控制稀土矿山尾水污染已经成为离子型稀土矿聚集区最为迫切需要解决的环境难题之一。离子型稀土矿山尾水有机碳源极缺,低C/N特征明显。传统的硝化-反硝化生物脱氮技术虽可应用于此类废水的处理,但需投加大量的甲醇或其他有机碳源,导致处理成本高昂,因此,迫切需要研究应用新的废水生物脱氮技
本文以龙川江铜冶炼区为例,通过现场调查、实地勘探、试验测试和分析论证等手段,了解研究区的水文地质条件等。首先,研究区模拟污染源泄露事故具有普遍性,但污染物自身性质、区域水文地质条件等具有个别性差异,在污染羽面积、污染物运移距离、污染源浓度值等方面呈现出较大差异。其次,构建地下水数值模型与溶质运移模型,根据收集的数据,输入并验证模型,假设研究区的污酸处理站沉淀池底部、硫酸储罐区酸库的防渗层破损,发生
土壤微生物在陆地生态系统生物地球化学循环过程中扮演重要角色,是陆地生态系统养分及关键元素循环的驱动者。土壤微生物群落结构及其功能受人为活动、环境等因素影响,同时也与植被组成及其变化密切相关。因此,研究土壤微生物结构与功能变化及其与植被动态的关系有助于为环境生态修复工程等提供理论依据。  我国是竹资源大国,竹子因具有较高的经济价值而被广泛种植,但由于缺乏管理,竹林扩张现象及其对生态系统造成的负面影响
为了探明有机肥施用对稻田土壤碳氮转化的影响与微生物机制,本研究以红壤丘陵区湖南省宁乡县典型稻田长期定位施肥试验土壤为研究对象,选取不施肥(CK)、化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(NPKS)、30%有机肥+化肥(LOM)和60%有机肥+化肥(HOM)5种处理,采用18O-H2O、Microresp TM技术、荧光定量PCR、PLFA等技术,分析分蘖旺期不同施肥处理下稻田根际与非根际土壤中微生物碳源利
学位
超级电容器作为一种优异的储能装置,在利用超级电容器储能的同时,离子会在超级电容器电极表面富集和存储,从而达到脱盐的目的,因此在环境能源领域主要应用于水中的电容去离子。电容去离子技术被认为是一种更加节能环保的咸水淡化方式,主要原理是通过在电极两端施加电压,以电极表面形成双电层或发生氧化还原反应的方式,在带电电极的界面吸附电荷相反的离子,实现除盐过程。基于此,可发展超级电容器去离子的新型脱盐技术。为达
学位
膜污染是膜生物反应器(Membrane Bioreactor, MBR)运行过程中不可避免的现象,也是影响运行效率的主要因素。过去对于MBR中膜污染的研究主要包括膜的结构性质(孔隙率、亲水性、粗糙度等)、运行条件(曝气强度、膜通量等)和微生物特性(污泥质量浓度、胞外聚合物、溶解性物质等)。在中空纤维膜组件的特性研究中,多集中于整个膜组件的装填密度对膜污染的影响。而在组件中单根膜丝的污染情况、通量贡
氮、磷是引起水体富营养化的主要元素,去除废水中氮、磷等元素经济有效的方法依然是生物法(Bio-nutrients removal, BNR);但是目前国内外研究者更着重于开发废水中碳、氮、磷等资源的回收利用,发展可持续性的废水治理与资源回收的新工艺。本课题组研发了碳源调控磷回收强化生物脱氮除磷工艺(BBNR-CPR)可以实现碳源和磷源的资源化回收利用。该系统运行过程,主体反应器在实现采用生物膜法蓄
学位
本论文通过将反应体系转变为不添加硝酸钠的纯浓硫酸体系和延长中温反应时间,来改进 Hummers 法制备氧化石墨,并借此研究了制备的最佳工艺条件和石墨的转化机理;将石墨和所制备出的氧化石墨利用傅里叶红外光谱图进行了表征;研究了氧化石墨对活性红X-3B 的吸附动力学和吸附热力学,推测了氧化石墨对活性红 X-3B的吸附机理;研究了吸附饱和的氧化石墨的氧化再生和热再生行为,探究其再生性能。  在研究不同过
学位
棉织物活性印花工艺主要是通过平网、圆网印花,或喷墨印花、冷转移印花等方法,通过活性染料能与天然纤维发生化学反应并以共价键结合,为棉织物施加色彩图案的过程,是染整工艺中最为普遍的印染工艺之一。目前大部分企业在活性印花工艺中大量使用尿素,提高印花质量与效果,但是同时也衍生出活性印花废水的高氨氮浓度和碳氮比失调的问题,给后续的废水处理增加难度。本文针对活性印花废水的高氨氮、高色度、低碳氮比的特点,将成熟