污水处理载体材料的制备及应用

【摘要】：目前,常用于生物膜法处理污水的载体材料主要是一些不可降解的材料,使用后不易被生物降解,从而造成对环境的二次污染,不符合我国经济发展的要求。因此,开发出一种具有可降解性、孔隙率高和生物负载量大的污水处理载体材料具有很现实的意义。本文采用超临界流体抗溶剂法制备得到了聚乳酸(PLA)和醋酸纤维素(CA)多孔载体材料。使用扫描电镜(SEM)对多孔载体材料的微观形态及孔径分布情况进行了表征。通过单因素实验和正交实验得到最佳的工艺条件。结果表明:PLA多孔载体材料的最佳工艺参数为溶液浓度为160 g/L,压力12 MPa,温度45oC,CO2循环时间90 min,在此条件下得到的PLA多孔载体材料的孔隙率为89.984%,平均孔径为160μm;CA多孔载体材料的最佳工艺参数为温度50oC,溶液浓度为120 g/L,CO2循环时间为120 min,压力14 MPa,在此条件下得到的CA多孔载体材料的孔隙率为66.94%。另外,本文采用凝胶-化学交联法制备得到了聚乙烯醇(PVA)和PVA-淀粉球状载体材料,并考察了各操作参数对载体材料性能的影响。同时,采用化学交联法与发泡法共同使用的方法,制备得到淀粉-聚乙烯醇发泡载体材料。实验对影响发泡载体材料性能的因素进行了研究,得到了较佳的工艺组合为:淀粉0.6 g,PVA(10%)溶液50 ml,发泡剂碳酸钙0.5 g,温度50oC,硫酸与甲醛的混合溶液4 mL。实验结果表明:在此条件下得到的载体材料的表观密度为0.21 g/cm3、吸水倍率为14.1 g/g、孔隙率为77.5%、交联度为90.2%。采用上述条件下制备得到的发泡载体材料,进行了模拟污水处理实验,结果表明,其平均CODCr去除率达到93.19%,平均氨氮去除率为59.48%。 【关键词】：污水处理 载体 超临界流体抗溶剂法 聚乳酸 醋酸纤维素 聚乙烯醇 淀粉 化学交联法
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;TQ317
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 水处理用可降解载体材料12-14
• 1.2.1 水处理用可降解载体材料的分类12
• 1.2.2 水处理用可降解载体材料的制备方法12-14
• 1.3 水处理用可降解载体材料性能评价指标14-15
• 1.3.1 粒径14
• 1.3.2 密度14-15
• 1.3.3 孔隙率15
• 1.3.4 表面粗糙度15
• 1.4 水处理用可降解载体材料的研究现状15-17
• 1.4.1 国内研究现状15-16
• 1.4.2 国外研究现状16-17
• 1.5 本课题的研究目的及内容17-19
• 第2章 聚乳酸多孔载体材料的制备19-35
• 2.1 前言19
• 2.2 实验部分19-22
• 2.2.1 实验试剂及仪器19-20
• 2.2.2 实验流程及方案20
• 2.2.3 实验步骤20-22
• 2.3 实验检测方法22-23
• 2.3.1 扫描电镜22-23
• 2.3.2 孔径的测定23
• 2.3.3 孔隙率的测定23
• 2.4 单因素实验结果与讨论23-32
• 2.4.1 温度对载体材料性能的影响23-25
• 2.4.2 压力对载体材料性能的影响25-27
• 2.4.3 溶液浓度对载体材料性能的影响27-29
• 2.4.4 CO_2循环时间对载体材料性能的影响29-30
• 2.4.5 保压时间对载体材料性能的影响30-32
• 2.5 正交试验结果分析32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第3章 醋酸纤维素多孔载体材料的制备35-47
• 3.1 前言35
• 3.2 实验部分35-36
• 3.2.1 实验试剂及仪器35
• 3.2.2 实验流程及方案35-36
• 3.2.3 实验步骤36
• 3.3 实验检测方法36-37
• 3.3.1 扫描电镜36-37
• 3.3.2 孔隙率的测定37
• 3.4 结果与讨论37-45
• 3.4.1 单因素实验结果与讨论37-43
• 3.4.2 正交试验结果分析43-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第4章 聚乙烯醇球状载体材料的制备47-57
• 4.1 前言47
• 4.2 实验部分47-49
• 4.2.1 实验试剂及仪器47-48
• 4.2.2 实验流程及方案48
• 4.2.3 实验步骤48-49
• 4.3 实验检测方法49-50
• 4.3.1 直径的测定49
• 4.3.2 孔隙率的测定49
• 4.3.3 交联度的测定49-50
• 4.3.4 红外光谱分析50
• 4.3.5 比表面积的测定50
• 4.4 实验结果与讨论50-54
• 4.4.1 红外光谱分析50-51
• 4.4.2 凝胶剂的选择51-52
• 4.4.3 各因素对载体材料性能的影响52-54
• 4.5 较佳工艺合成条件组合实验54-55
• 4.6 本章小结55-57
• 第5章 淀粉-聚乙烯醇球状载体材料的制备57-65
• 5.1 前言57
• 5.2 实验部分57-59
• 5.2.1 实验试剂及仪器57-58
• 5.2.2 实验流程及方案58
• 5.2.3 实验步骤58-59
• 5.3 实验检测方法59
• 5.3.1 直径的测定59
• 5.3.2 孔隙率的测定59
• 5.3.3 交联度的测定59
• 5.4 实验结果与讨论59-64
• 5.4.1 单因素实验结果与讨论59-62
• 5.4.2 正交实验结果分析62-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第6章 淀粉-PVA发泡载体材料的制备及应用65-81
• 6.1 前言65
• 6.2 实验部分65-69
• 6.2.1 实验试剂及仪器65-66
• 6.2.2 实验流程及方案66-67
• 6.2.3 实验步骤67-68
• 6.2.4 载体材料性能检测68-69
• 6.3 污水处理及检测69-70
• 6.3.1 模拟生活污水的配制69
• 6.3.2 COD_(Cr)值的测定69
• 6.3.3 氨氮的测定69-70
• 6.3.4 活性污泥的培养70
• 6.4 实验结果与讨论70-76
• 6.4.1 单因素实验结果与讨论70-76
• 6.4.2 较佳工艺合成条件组合实验76
• 6.5 污水处理结果分析76-78
• 6.5.1 沉降比的测定结果76-77
• 6.5.2 COD_(Cr)去除效果77-78
• 6.5.3 氨氮去除效果78
• 6.6 本章小结78-81
• 结论81-83
• 参考文献83-89
• 攻读硕士学位期间所发表的论文89-91
• 致谢91

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