论文部分内容阅读
为了实现农作物秸秆资源化,同时解决废水中苯胺等有毒有机污染物的问题,本论文采用麦草作为吸附剂对去除水中苯胺的性能进行了研究。首先,通过静态吸附法考察了苯胺初始浓度、初始pH值、固液比以及温度等各种单一因素的变化对麦草吸附水中苯胺的影响。并研究了麦草吸附苯胺的吸附平衡、热力学以及动力学特征。采用Langmuir和Freundlich等温线对平衡数据进行了非线性拟合,并计算了吸附过程的自由能变(ΔG)、等量吸附焓变(ΔH)和熵变(ΔS)等热力学参数,同时采用拟一级动力学和拟二级动力学模型对动力学数据进行分析,并采用内扩散方程探讨了吸附机制。其次,通过动态吸附法对苯胺初始浓度、流速、初始pH值和吸附床高度对穿透曲线的影响进行了探讨,采用BDST模型和Thomas模型对动态实验数据进行了线性拟合分析,研究了麦草对水中苯胺的动态吸附性能。最后,对原状麦草进行了炭化处理,考察了不同炭化温度下的麦草吸附苯胺的表观动力学、苯胺初始pH值、初始浓度以及不同炭化温度对炭化麦草吸附苯胺的影响,并采用Langmuir和Freundlich等温线对平衡数据进行了线性拟合。单因素吸附试验结果表明:吸附时间为15min时,麦草对苯胺的吸附量可达0.4mg?g-1;初始pH值为4时,麦草对苯胺的吸附量最大为0.66mg?g-1;固液比为8～80g?L-1时,麦草对苯胺的去除率从23%急剧增加到69.57%。吸附量随着苯胺初始浓度和温度升高而增大,但温度的影响不显著。吸附苯胺饱和的麦草,经0.9M盐酸在60℃时洗脱,解析率>90%,且麦草对苯胺的二次吸附量明显增加。静态吸附试验平衡数据更符合Freundlich模型,其极限吸附容量(323℃)为6.0mg?g-1。等量(0.2～2.5mg?g-1)吸附焓变△H为13.58～22.34KJ?mol-1,ΔG<0,ΔS>0。拟二级动力学模型对动力学数据拟合最好,平衡吸附量qe和初始吸附速率h0,2随苯胺初始浓度的增大而增大。麦草吸附苯胺经历了快速表面富集、微孔内扩散和吸附平衡三个阶段,麦草吸附苯胺初期,吸附速率由边界层扩散控制,吸附后期则由微孔内扩散控制。动态实验结果表明:麦草能够有效地去除水中的苯胺,随着吸附床高度增加,穿透时间延长;而随着苯胺初始浓度、流速和pH值的增大,穿透时间急剧缩短。BDST模型能够准确地预测新的操作条件下的穿透时间,误差均<5%;Thomas模型能够很好地描述麦草对苯胺的动态吸附动力学,由Thomas模型获得的麦草吸附柱对苯胺的动态吸附量与试验值相符。对吸附饱和后的麦草可用0.6M盐酸进行解吸。经500℃以上高温炭化后的麦草对苯胺的吸附可在100min之内迅速达到平衡,且对苯胺的去除率随着炭化温度的升高快速增加;pH在4~6的区间内,炭化麦草对苯胺的去除率均在90%以上;不同炭化温度下的等温吸附曲线均符合Freundlich等温吸附方程式,并随着炭化温度的升高,等温吸附性曲线的非线性逐渐增加,从“软碳”逐渐过渡为“硬碳”。