改性稻稈吸附劑表征及處理亞甲基藍(lán)溶液的吸附性能研究.pdf

1、論文利用農(nóng)業(yè)廢棄物稻稈為原料，對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性以及利用復(fù)合菌系進(jìn)行生物改性，制備染料吸附劑。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，采用多種分析方法研究改性前后稻稈的比表面積、結(jié)構(gòu)形貌、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素成分等物理結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)，以及pH值、吸附劑投加量、初始濃度和溫度對(duì)稻稈吸附劑處理亞甲基藍(lán)染料溶液的吸附性能影響，建立吸附熱力學(xué)及吸附動(dòng)力學(xué)模型。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：
　　 1.稻稈化學(xué)及生物改性后物理結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)的變化。采用多種儀器

2、及分析方法對(duì)改性前后稻稈的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征，結(jié)果表明，稻稈經(jīng)化學(xué)及生物改性后，失重率都不同程度的增加，其中，堿化稻稈生物改性后的失重率最高，達(dá)47.3％。稻桿改性后的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量也都發(fā)生明顯變化，堿化稻稈生物改性后的半纖維素降解率也最高，從21.3％降至0.9％。改性后，稻桿的色澤變淺，纖維明顯變細(xì)，質(zhì)地變得柔軟。而且，經(jīng)生物改性后，稻稈孔隙增多，微孔結(jié)構(gòu)得到改善，比表面積增大，稻桿經(jīng)超聲生物改性后，比表面積由

3、3.9 m2/g增加到6.9m2/g。稻桿改性后，化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，纖維素、半纖維素與木質(zhì)素之間連接的氫鍵被打斷，-OH、-COOH、-OCH等基團(tuán)游離，含量增加。
　　 2.化學(xué)及生物改性稻桿的吸附性能。用改性稻桿吸附亞甲基藍(lán)溶液，結(jié)果表明，堿化、氨化、超聲波改性和復(fù)合菌系生物改性稻桿吸附劑處理亞甲基藍(lán)溶液的吸附性能優(yōu)于原始稻桿吸附劑。堿化改性稻桿吸附量最高，為52.91mg/g，遠(yuǎn)高于原始稻桿15.625 mg/g的吸附量

4、。堿化改性稻桿再經(jīng)生物改性后，吸附量進(jìn)一步得到提高，最大吸附量達(dá)56.083 mg/g。
　　 3.pH、投加量、初始濃度、溫度對(duì)改性稻稈吸附劑處理甲基藍(lán)溶液性能的影響。研究表明，pH值增加吸附率增加。pH為12時(shí)，改性稻稈對(duì)亞甲基藍(lán)染料的吸附率最高；吸附劑投加量為2～10g/L范圍內(nèi)，吸附劑投加量增加，吸附率增加，原始稻稈吸附劑最佳投加量為6g/L，堿化、氨化和超聲改性稻稈吸附劑最佳投加量為4 g/L；隨著亞甲基藍(lán)溶液初始濃度

5、增加，吸附率增加；溫度升高，吸附量增加，升高溫度可以提高吸附效果。
　　 4.吸附熱力學(xué)研究。堿化、氨化、超聲波改性和復(fù)合菌系生物改性稻稈吸附劑處理亞甲基藍(lán)溶液的吸附等溫線能很好的符合Freundlich吸附等溫式，稻稈吸附劑處理亞甲基藍(lán)溶液的吸附介于單分子層和多分子層之間，稻稈吸附劑吸附表面的不均勻性對(duì)吸附過(guò)程有一定影響。堿化、氨化、超聲波改性和復(fù)合菌系生物改性稻稈吸附劑處理亞甲基藍(lán)溶液的吸附過(guò)程的焓變△H均為正值，稻稈吸附劑

6、處理亞甲基藍(lán)溶液的吸附是一個(gè)吸熱過(guò)程，升高溫度有利于吸附進(jìn)行。在不同吸附溫度及吸附濃度下，稻稈吸附劑吸附亞甲基藍(lán)的吉布斯自由能△G均為負(fù)值，表明稻稈吸附劑處理亞甲基藍(lán)溶液的吸附過(guò)程是自發(fā)進(jìn)行的。在不同吸附溫度及吸附濃度下，稻稈吸附劑吸附亞甲基藍(lán)熵變△S均為正值，表明反應(yīng)體系處于比較無(wú)序的狀態(tài)。
　　 5.吸附動(dòng)力學(xué)的研究。堿化、氨化、超聲波改性和復(fù)合菌系生物改性稻稈吸附劑處理亞甲基藍(lán)溶液的吸附是一個(gè)快速吸附過(guò)程。偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程

7、能很好的描述堿化、氨化、超聲波改性稻桿吸附劑吸附亞甲基藍(lán)溶液的吸附過(guò)程，吸附速率主要受液膜擴(kuò)散控制。顆粒內(nèi)擴(kuò)散方程和偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程能很好的描述復(fù)合菌系生物改性稻稈吸附劑處理亞甲基藍(lán)溶液的吸附過(guò)程，吸附速率主要受顆粒內(nèi)擴(kuò)散和液膜擴(kuò)散控制。
　　 學(xué)位論文為染料廢水的處理提供了一種新的高效、低成本處理思路；拓寬了利用農(nóng)業(yè)廢棄物制備水處理吸附劑的研究方法；利用復(fù)合菌系生物法改性稻桿，為木質(zhì)纖維素的經(jīng)濟(jì)、合理、高值化的利用提供一條新的