水稻秸秆的改性及其对染料废水的处理研究

【摘要】：中国每年都会产生大量的农业秸秆,除了小部分用于饲料、燃料外,大部分没有得到有效利用,而是直接丢弃、焚烧,导致一系列环境问题,同时近年来,由于大量染料用于纺织、化妆、食品等行业,大量染料废水排放产生很多污染问题。因此,本文在对我国农业废弃物秸秆的处理技术以及染料废水控制技术进行综合分析的基础上,通过将农业废弃物—水稻秸秆与十四烷基三甲基氯化铵进行改性反应,制备出一种高效去除染料废水色度的材料,为农业废弃物秸秆的资源化利用提供了一种新思路,同时用制备出的改性秸秆材料对橙黄Ⅱ、亚甲基蓝、铬黑T等染料模拟废水的色度去除效果进行了研究。主要研究结论如下：(1)采用两步法进行秸秆改性,首先用氢氧化钠对水稻秸秆进行预处理,处理后的水稻秸秆与十四烷基三甲基氯化铵进行反应引入阳离子基团。通过研究不同反应时间、温度、搅拌速率、pH等因素对改性秸秆脱色效率的影响,获得秸秆最优改性反应条件；利用扫面电镜、红外光谱技术对秸秆改性前后形态、结构等进行表征,表明秸秆改性的最佳制备工艺为：秸秆与十四烷基三甲基氯化铵质量比为1：2、pH=7、反应时间为3h、温度为40℃、搅拌速率为400r/m。(2)利用改性水稻秸秆对水体中橙黄Ⅱ、亚甲基蓝、铬黑T染料的去除效果进行研究,表明改性水稻秸秆对水体中橙黄Ⅱ、亚甲基蓝、铬黑T染料均有较好的去除效果,其中对橙黄Ⅱ、铬黑T染料废水的脱色效果优于亚甲基蓝染料废水；通过单因素试验及正交试验探讨了改性秸秆对三种染料废水的最佳脱色条件,在反应温度为20℃、搅拌速率为300r/m、投加剂量0.6g、pH=5、反应时间为20min时,改性秸秆对浓度为0.03g/L的橙黄Ⅱ染料废水脱色率达到95.71%；在反应温度为20℃、搅拌速率为300r/m、投加剂量0.8g、pH=7、反应时间为25min时,改性秸秆对浓度为0.03g/L的亚甲基蓝染料废水脱色率达到76.35%；在反应温度为20℃、搅拌速率为300r/m、投加剂量0.6g、pH=7、反应时间为15min时,改性秸秆对浓度为0.03g/L的铬黑T染料废水脱色率达到97.47%。(3)在最佳脱色条件下,改性秸秆对浓度为0.03g/L的橙黄Ⅱ染料废水脱色率达到96.35%,硫酸铝仅有5.71%,聚丙烯酰胺脱色率为10.31%,改性秸秆对浓度为0.03g/L的亚甲基蓝染料废水脱色率达到70.48%,硫酸铝仅有2.42%,聚丙烯酰胺脱色率为1.31%,改性秸秆对浓度为0.03g/L的铬黑T染料废水脱色率达到98.54%,硫酸铝仅有1.70%,聚丙烯酰胺脱色率为79.61%。 【关键词】：水稻秸秆 改性 十四烷基三甲基氯化铵 染料
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 前言10-12
• 2 国内外研究动态12-24
• 2.1 纤维素改性研究动态12-22
• 2.1.1 秸秆纤维素分离提取12-16
• 2.1.2 纤维素活化16-18
• 2.1.3 纤维素改性18-19
• 2.1.4 应用19-22
• 2.2 染料废水22-24
• 3 材料与方法24-27
• 3.1 实验试剂与设备24
• 3.1.1 实验试剂24
• 3.1.2 实验仪器与设备24
• 3.2 试验方法24-27
• 3.2.1 确定染料废水最佳吸收波长24-25
• 3.2.2 绘制标准曲线25
• 3.2.3 脱色试验25-26
• 3.2.4 分析方法26-27
• 4 秸秆改性及工艺选择27-38
• 4.1 秸秆改性27-28
• 4.2 工艺选择28-35
• 4.2.1 反应物质量比29-30
• 4.2.2 反应温度30-31
• 4.2.3 搅拌速率31-32
• 4.2.4 反应时间32-33
• 4.2.5 pH33-35
• 4.3 秸秆改性前后比对35-38
• 4.3.1 SEM比较35-36
• 4.3.3 红外光谱比较36-38
• 5 改性秸秆对染料废水脱色研究38-54
• 5.1 单因素实验38-44
• 5.1.1 投加剂量38-39
• 5.1.2 搅拌速率39-40
• 5.1.3 反应温度40-41
• 5.1.4 反应时间41-42
• 5.1.5 pH42-44
• 5.2 正交实验44-48
• 5.2.1 橙黄Ⅱ染料废水44-45
• 5.2.2 亚甲基蓝染料废水45-46
• 5.2.3 铬黑T染料废水46-48
• 5.3 脱色机理分析48-52
• 5.4 不同药剂处理效果分析52-54
• 6 结论54-56
• 参考文献56-62
• 致谢62

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