改性活性白土的制备及对甲基橙染料废水的处理研究

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随着全世界人口的持续增加和工业农业的不断发展,全球淡水资源状况不容乐观,水资源缺乏,水质恶化,人类将面临严峻的挑战。现在全球约有八十个国家存在着影响其经济发展和国民生活的缺水问题。据统计,我国有2000万人饮水困难,400多座城市严重缺水,水资源严重短缺,水资源的供给与需求存在很大的矛盾,主要原因是水资源分布不均和水资源开发利用率低,而用水量却随国民经济发展迅速增长。如果不采取有效措施,预计2030年我国将会出现缺水高峰。这就使得废水的再生利用已经成为一种必然的趋势。印染工业需求的淡水量非常大,我国工业的排放污水量主要来自印染工业。近年来,国家和地方对印染行业的污水处理非常重视,但由于印染行业所排放的染料废水具有以下特点:水量排放大、难降解的有机物污染含量高、悬浮物含量高、碱性大、颜色深以及COD高,使得我国印染行业废水的平均治理率为75%左右,达标率也仅为30%,因此,研究经济有效的染料废水深度处理技术具有很大的现实意义。甲基橙染料作为印染废水中典型的有机污染物之一,是印染废水处理的主要目标。为此,本文通过静态间歇式吸附法、动态连续式吸附法以及吸附行为对以甲基橙染料的水溶液作为模拟处理的对象进行处理研究,试图找出一种对甲基橙废水进行有效的处理的吸附剂以及吸附方法。论文的第一部分首先对全球水资源的概况做一个简要的说明;其次分析了染料废水所产生的危害及污染,并且指出印染废水的排放给人类的生存和生态环境带来了危害;然后对染料废水处理方法的分类进行阐述并且进一步详细说明甲基橙染料废水处理的现状;最后重点说明了使用活性白土(MC)对甲基橙(MO)废水的处理现状。论文的第二部分主要通过酸改性制备了一种廉价的吸附剂——改性活性白土(MAC),并使用环境扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、和物理吸附等分析手段对制备的吸附剂进行了结构表征;同时用新制备的吸附剂对模拟甲基橙染料废水进行处理研究。结果表明:在288K,pH=7,吸附剂用量为1.0g时.100mL初始浓度为100mg/L的甲基橙染料废水,处理60min后,COD去除率达到81.3%;处理180min后甲基橙染料废水脱色率可以达到96.3%,达到国家排放一级标准。论文的第三部分主要研究了活性白土对染料废水中甲基橙水溶液的吸附行为,包括影响吸附作用的因素、吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学。吸附平衡实验表明,活性白土对甲基橙的吸附更符合Langmuir模型的吸附行为,属于优惠吸附;动力学研究表明,活性白土对甲基橙的吸附过程非常适合准二级动力学模型,为物理吸附,平衡吸附量随着温度的升高而降低;吸附热力学行为表明,整个吸附过程以物理吸附为主。论文的第四部分研究了采用动态连续吸附法使用改性活性白土对甲基橙染料废水进行处理。通过考察不同流速、不同柱高和废水初始浓度的不同对穿透曲线的影响及穿透点的变化情况。得出以下结论:在流速为1.78cm/min、柱高为3.5cm的条件下处理100mg/L的甲基橙废水,其脱色率达到98.9%,穿透曲线的穿透点出现在464min。
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