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改性粉煤灰及对偶氮染料废水的脱色性能研究
作 者: 孙明涛
导 师: 翟永清
学 校: 河北大学
专 业: 无机化学
关键词: 染料废水 粉煤灰 改性 包覆 动力学及机理
分类号: X703
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要
染料废水成分复杂、色度高、毒性大、难降解等特点导致其对环境的污染日益严重。寻求经济、有效的处理方法已成为迫切需要解决的问题。工业固体废弃物粉煤灰因其多孔特性和特殊组分而应用于染料废水处理成为近年来国内外学者关注的热点。但粉煤灰的低活性导致其脱色效果并不理想,制约了其实际应用。本文针对偶氮染料性质稳定、难于生物降解的特点,以其典型代表酸性黑10B和酸性红B溶液模拟染料废水,通过酸处理、表面包覆等手段对粉煤灰进行活化改性,提高其脱色能力,并探索粉煤灰降解偶氮型染料的作用规律、机理,找出脱色反应的最佳工艺条件,以实现低成本下达到理想脱色效果的目的。论文主要内容如下:(1)综述染料废水的特点及处理方法;介绍粉煤灰的来源、组成、性质及应用现状;指出本论文所要解决的主要问题。(2)粉煤灰改性的最佳工艺条件的确定。首先以硫酸为改性剂对粉煤灰进行了活化改性,通过对偶氮染料酸性黑10B、酸性红B溶液模拟染料废水的处理,探讨了酸改性粉煤灰的工艺条件。其次在硫酸改性粉煤灰的基础上,将粉煤灰分别包覆氧化锌、二氧化铈、二氧化钛三种半导体光催化材料,通过对酸性红B溶液模拟染料废水的处理,研究了粉煤灰包覆的工艺条件。(3)染料废水处理最佳工艺条件的确定。对粉煤灰吸附脱色的最佳实验条件进行探索,通过单因素实验研究了焙烧温度、包覆量、灰水比、反应时间、pH值、光源、废水初始浓度等因素对脱色效果的影响,确定了最佳的实验室工艺条件,为实际应用提供了参考。(4)改性粉煤灰/H2O2脱色体系的建立。以硫酸改性后的粉煤灰催化过氧化氢产生的·OH自由基降解酸性红B,从而形成吸附与降解作用并存的改性粉煤灰/H2O2脱色体系。(5)研究改性粉煤灰的脱色机理,探讨脱色反应的动力学。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-11 第1章 文献综述 11-21 1.1 染料废水的特点及处理方法 11-14 1.1.1 染料及其废水的特点 11 1.1.2 染料废水的处理方法 11-14 1.2 粉煤灰的来源、组成、性质及其应用 14-20 1.2.1 粉煤灰的来源 14-15 1.2.2 粉煤灰的组成与物理化学性质 15 1.2.3 粉煤灰的危害 15-16 1.2.4 粉煤灰的应用现状 16-18 1.2.5 粉煤灰的改性及吸附性能 18-20 1.3 主要研究内容及创新点 20-21 第2章 硫酸改性粉煤灰对染料脱色性能研究 21-33 2.1 实验部分 21-22 2.1.1 主要试剂和仪器 21-22 2.1.2 粉煤灰活化处理 22 2.1.3 染料废水的处理 22 2.1.4 分析方法 22 2.2 结果与讨论 22-32 2.2.1 粉煤灰EDS分析 22-23 2.2.2 粉煤灰的形貌分析 23 2.2.3 粉煤灰的物相分析 23-24 2.2.4 硫酸改性粉煤灰对酸性黑10B的脱色性能 24-28 2.2.5 硫酸改性粉煤灰对酸性红B的脱色性能 28-31 2.2.6 脱色机理 31-32 2.3 本章小结 32-33 第3章 包覆光催化剂改性粉煤灰对染料脱色性能的研究 33-46 3.1 实验部分 33-34 3.1.1 主要试剂和仪器 33 3.1.2 包覆ZnO改性粉煤灰的制备 33 3.1.3 包覆CeO_2改性粉煤灰的制备 33-34 3.1.4 包覆TiO_2改性粉煤灰的制备 34 3.1.5 染料废水的处理及分析方法 34 3.2 包覆ZnO改性粉煤灰的脱色性能 34-39 3.2.1 焙烧温度对脱色率的影响 34-35 3.2.2 包覆改性灰用量对脱色率的影响 35 3.2.3 包覆量对脱色率的影响 35-36 3.2.4 反应时间对脱色率的影响 36-37 3.2.5 酸性红B的初始浓度对脱色率的影响 37-38 3.2.6 光源对脱色率的影响 38-39 3.3 包覆CeO_2改性粉煤灰的脱色性能 39-42 3.3.1 焙烧温度对脱色率的影响 39-40 3.3.2 包覆CeO_2改性灰用量对脱色率的影响 40 3.3.3 反应时间对脱色率的影响 40-41 3.3.4 溶液pH值对脱色率的影响 41-42 3.3.5 光源对脱色率的影响 42 3.4 包覆TiO_2改性粉煤灰的脱色性能 42-44 3.4.1 焙烧温度对脱色率的影响 42 3.4.2 包覆TiO_2改性灰用量对脱色率的影响 42-43 3.4.3 溶液pH值对脱色率的影响 43 3.4.4 反应时间对脱色率的影响 43-44 3.4.5 光源对脱色率的影响 44 3.5 脱色机理 44-45 3.6 本章小结 45-46 第4章 改性粉煤灰/H_2O_2体系对酸性红B的脱色处理 46-55 4.1 实验方法 46 4.2 结果与讨论 46-50 4.2.1 改性粉煤灰用量对脱色率的影响 46-47 4.2.2 H_2O_2用量对脱色率的影响 47 4.2.3 反应时间及紫外光对脱色率的影响 47-48 4.2.4 pH值对脱色率的影响 48-49 4.2.5 染料浓度对脱色率的影响 49 4.2.6 脱色机理的探讨 49-50 4.3 脱色反应动力学研究 50-54 4.3.1 标准曲线的建立 50-51 4.3.2 吸附量的计算 51-52 4.3.3 吸附模型的建立 52-53 4.3.4 动力学级数的确定 53-54 4.4 本章小结 54-55 第5章 结论与展望 55-57 参考文献 57-62 致谢 62-63 攻读学位期间取得的科研成果 63
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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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