羧基改性黄麻吸附材料制备及去除水中苯胺性能研究

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1、硕士学位论文羧基改性黄麻吸附材料制备及去除水中苯胺性能研究PREPARATIONOFCARBOXYLMODIFIEDJUTEANDITSADSORPTIONPERFORMANCEFORANILINEINWATER潘红玉哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：X703学校代码：10213国际图书分类号：502密级：公开工程硕士学位论文羧基改性黄麻吸附材料制备及去除水中苯胺性能研究硕士研究生：潘红玉导师：王鹏教授申请学位：工程硕士学科：环境工程所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Clas

2、sifiedIndex:X703UniversityCode:10213U.D.C:502SecretLevel:PublicDissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPREPARATIONOFCARBOXYLMODIFIEDJUTEANDITSADSORPTIONPERFORMANCEFORANILINEINWATERCandidate：PanHongyuSupervisor：Prof.WangPengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineer

3、ingSpeciality：EnvironmentalEngineeringAffiliation：SchoolofMuni.andEnv.EngDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要近年来，随着工业的快速发展，突发水污染事件频繁发生，对生态环境和人类健康带来了严重的危害。在突发水污染处置中，吸附法以其高效性起到了很大作用。但突发水污染处置对吸附材料要求较高，而容易被快速改性

4、的黄麻纤维是一种理想的吸附剂基体。黄麻纤维来源广泛、价格低廉、机械强度高、现场适用性强，且其结构中活性基团丰富，容易发生化学反应制备高效的吸附剂。本文以黄麻为基体，以N,N-二甲基甲酰胺为反应介质，用均苯四甲酸二酐进行改性制备羧基改性黄麻吸附材料，以羧基改性黄麻对废水中苯胺的吸附量为评价指标，通过单因素实验考察了反应时间、反应温度、酸酐用量、酸酐种类和反应介质种类对黄麻改性效果的影响，并用CCD响应面法对反应时间、反应温度和酸酐用量三个反应条件进行了详细优化，确定了羧基改性黄麻的最佳制备条件，并采用FTIR和BET等手段对改性前

5、后黄麻结构进行了分析。实验结果表明，羧基改性黄麻最佳制备条件为：碱处理黄麻1.0g，N,N-二甲基甲酰胺40mL，均苯四甲酸二酐4.0g，微波加热环境下改性温度125°C，时间25min。由FT-IR分析知羧基被成功引入到黄麻表面；由BET分析知，黄麻经改性后比表面积略有降低。通过静态条件实验研究了羧基改性黄麻对苯胺的吸附性能。系统地考察了pH、初始浓度、时间和温度等对苯胺吸附性能的影响，并进行了脱附再生实验，然后对吸附机理进行了探讨。实验结果表明，羧基改性黄麻吸附苯胺的最佳pH在中性范围内，60min基本达到吸附平衡；且随着初

6、始浓度和温度的升高吸附量增加；HCl对羧基改性黄麻的改性效果最好；再生4次后的吸附材料的吸附能力基本不变。羧基改性黄麻对苯胺的吸附过程符合Langmuir吸附等温模型；吸附过程的动力学00符合拟二级模型；由ΔG为负值、ΔH为正值可知该吸附过程是自发进行的吸热过程。羧基改性黄麻吸附苯胺的吸附作用主要包括氢键吸附和静电吸附。建立了固定床吸附装置动态处理苯胺，并对处理工艺进行了研究。重点考察了吸附床层高度、进水流速和初始浓度对去除效果的影响以及吸附装置的再生使用情况，并对数据进行数学模型拟合。实验结果表明，吸附装置的吸附能力随着吸附床

7、层高度的增加而增强，但是随着初始浓度的增加和流速的增加而降低；实验装置可被快速而有效的再生，再生3次后对苯胺的去除效果不变；BDST模型和Thomas模型均能够很好的用于固定床吸附装置的运行过程的描述；并通过参数设计了一种应用于突发水污染应急处置的吸附流化反应器，探讨了其应用性。关键词：黄麻；苯胺；吸附；微波；羧基改性-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInrecentyears，waterpollutionaccidentsoccurfrequentlywiththerapiddevelopmentofindu

8、stry,whichcauseseriousharmtotheenvironmentandhumanbeings.Inthedisposalofburstwaterpollution,theadsorptiontechnologyplaysabigrole.Th