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竹炭对典型内分泌干扰物邻苯二甲酸二丁酯吸附性能的研究

作　者: 姜涛
导　师: 林春绵
学　校: 浙江工业大学
专　业: 环境工程
关键词: 竹炭 吸附 DBP 动力学 热力学
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


近年来,随着工业的飞速发展,大量人工合成的有机化合物被排放进入环境,已经有部分物质被检测出具有内分泌干扰效应,逐渐引起了人们越来越多的关注,成为一个全球性的社会问题。竹炭作为一种新型的吸附剂,高的比表面积和丰富的孔隙分布结构使其具有优良的吸附性能。本文选取两种颗粒竹炭吸附典型的内分泌干扰物邻苯二甲酸二丁酯(DBP)。对两种竹炭进行了氮气吸附等温线的表征,以分析竹炭的比表面积、孔容积以及孔径分布。结果表明:两种竹炭都是以微孔组成为主,经过活化的竹炭比表面积、孔容积都得到很大程度的优化,具有较高的比表面积和丰富的孔隙分布结构。采用续批实验,研究了两种竹炭对邻苯二甲酸二丁酯模拟废水的吸附性能。通过考察不同的实验条件,包括吸附时间、初始DBP浓度、溶液pH值、离子强度、腐殖酸浓度和温度等,评价各因素对颗粒竹炭去除DBP的影响。结果表明:竹炭对DBP的去除率随着吸附时间的增加呈现一个先快后慢的过程。随着初始DBP浓度的增大,竹炭对DBP的去除率不断降低,分别从85.2%降低到61.3%和97.9%降低到94.1%。溶液pH的升高会降低BC1和BC2对DBP的去除率,最大的去除率发生在溶液pH=3时,两种竹炭的最大去除率分别达到90.2%和98.1%。离子强度对吸附DBP有着积极的作用,随着溶液离子强度的增加,去除率也不断提高。腐殖酸的存在会稍微降低对DBP的去除率。温度的升高也会降低竹炭对DBP的去除率。以吸附理论为基础,研究了竹炭对DBP吸附的热力学和动力学性质,结果表明:竹炭对水溶液中DBP的吸附过程可以用Freundlich吸附等温线模型来描述,DBP在竹炭上吸附过程是自发进行和放热的;两种竹炭对邻苯二甲酸二丁酯的吸附过程均符合拟二级动力学模型和颗粒内扩散模型。竹炭作为一种可行的、低成本的、可再生的生物资源,可以作为一种有效的吸附剂应用于水中邻苯二甲酸酯的去除。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章 前言  11-24
  1.1 环境内分泌干扰物  11-15
    1.1.1 环境内分泌干扰物的概念  11
    1.1.2 环境内分泌干扰物的危害和特点  11-13
    1.1.3 环境内分泌干扰物对机体的作用机制  13
    1.1.4 环境内分泌干扰物的种类  13-15
  1.2 邻苯二甲酸酯概况  15-23
    1.2.1 邻苯二甲酸酯基本性质  15-16
    1.2.2 我国水体中邻苯二甲酸酯污染现状  16-17
    1.2.3 邻苯二甲酸酯的去除技术研究进展  17-23
  1.3 本文研究的目的和内容  23-24
第二章 吸附理论  24-33
  2.1 吸附理论的概述  24
  2.2 吸附类型  24-26
    2.2.1 物理吸附  24-25
    2.2.2 化学吸附  25
    2.2.3 交换吸附  25-26
  2.3 固液吸附  26-28
    2.3.1 固液界面吸附特点  26
    2.3.2 影响吸附的因素  26-28
  2.4 固液吸附等温线模型  28-30
    2.4.1 Langmuir 吸附模型  28-29
    2.4.2 Freundlich 吸附模型  29-30
  2.5 固液吸附动力学模型  30-32
    2.5.1 拟一级动力学方程  30-31
    2.5.2 拟二级动力学方程  31
    2.5.3 颗粒内扩散模型  31-32
  2.6 吸附热力学  32-33
第三章 活性炭概述  33-37
  3.1 活性炭的结构和性质  34-35
    3.1.1 活性炭的结构  34-35
    3.1.2 活性炭的性质  35
  3.2 竹炭在环境保护中的应用  35-37
    3.2.1 水处理中的应用  35-36
    3.2.2 大气处理中的应用  36
    3.2.3 居室调节和保鲜贮藏  36-37
第四章 实验部分  37-43
  4.1 实验仪器和药品  37
  4.2 主要试剂的配置  37-38
  4.3 邻苯二甲酸二丁酯最大吸收波长的确定  38
  4.4 邻苯二甲酸二丁酯的检测方法  38
  4.5 邻苯二甲酸二丁酯溶液高效液相色谱标准曲线的绘制  38-39
  4.6 竹炭的制备  39
  4.7 竹炭的表征  39-41
    4.7.1 比表面积的测定  39-40
    4.7.2 等电点的测定  40-41
  4.8 实验方法  41-43
    4.8.1 各影响因素对吸附去除效果的研究  41
    4.8.2 动力学研究  41
    4.8.3 热力学研究  41-42
    4.8.4 吸附量和去除率的计算方法  42-43
第五章 实验结果与讨论  43-64
  5.1 竹炭基本性质表征结果  43-45
    5.1.1 孔隙结构  43-45
    5.1.2 活性炭等电点的测定  45
  5.2 各影响因素对竹炭吸附去除DBP 效果的研究  45-52
    5.2.1 吸附时间  45-47
    5.2.2 初始浓度  47-48
    5.2.3 pH  48-49
    5.2.4 离子强度  49-50
    5.2.5 腐殖酸  50-52
  5.3 吸附动力学研究  52-58
  5.4 吸附热力学研究  58-64
    5.4.1 吸附等温线  58-63
    5.4.2 热力学参数  63-64
第六章 结论和建议  64-67
  6.1 结论  64-65
  6.2 建议和展望  65-67
参考文献  67-75
致谢  75

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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