改性炭化秸稈處理含磷廢水的吸附機(jī)理研究.pdf

1、我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),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(méi)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(jiàn)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(wèn)題。因此,對(duì)我國(guó)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(guó)的現(xiàn)實(shí)國(guó)情出發(fā)的迫切要求。
　　 伴隨著生產(chǎn)力的不斷提高,人類(lèi)在自然界中的影響力越發(fā)強(qiáng)大。人類(lèi)在利用科技改變自身環(huán)境的同時(shí)也給環(huán)境帶來(lái)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(yíng)養(yǎng)化在水污染中的危害越來(lái)越明顯。一方面在人類(lèi)影響下水體爆發(fā)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象的時(shí)間縮短；另一方面無(wú)論是河流、湖泊乃至海洋都出現(xiàn)過(guò)富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題,爆發(fā)面積廣,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),難以消除。一旦水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化,無(wú)論從

3、景觀、氣味還是水質(zhì)上都會(huì)給人類(lèi)造成身體傷害和經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。所以富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象歷來(lái)作為水處理中的一個(gè)重點(diǎn)且熱門(mén)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(guó)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(guò)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(guò)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(lái)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(lái)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(kāi)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(kāi)發(fā)和利用的角度出發(fā),在綜合國(guó)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)磷酸根離子的吸附能力。
　　 通過(guò)對(duì)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(guò)影響水體中磷酸根的形態(tài)進(jìn)而影響炭化秸桿對(duì)水體中陰離子的吸附,pH的升高有利于其對(duì)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(duì)磷酸根的吸附,這表

7、明了吸附過(guò)程是放熱過(guò)程,降低溫度可以提高吸附效果。
　　 通過(guò)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(guò)程,但是朗閣謬爾方程更加精確,不僅說(shuō)明了表面吸附過(guò)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(shuō)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(guò)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(shì)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(shì)作用三個(gè)方面進(jìn)行研究才能得出;整個(gè)吸附過(guò)程的焓