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《硫酸改性生物炭吸附廢水中氨氮特性研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、硫酸改性生物炭吸附廢水中氨氮特性研究(申請(qǐng)清華大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文)培養(yǎng)單位：環(huán)境學(xué)院學(xué)科：環(huán)境科學(xué)與工程研究生：左昊指導(dǎo)教師:汪誠(chéng)文教授二○一七年五月StudyontheadsorptionofammoniainthewastewaterbysulphuricacidmodifiedbiocharThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinEnvironmentalS
2、cienceandEngineeringbyZuoHaoThesisSupervisor:ProfessorWangChengwenMarch,2002摘要摘要生物炭（biochar）具有來源廣泛、廉價(jià)、能夠作為緩釋肥直接應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到了廣泛的關(guān)注，其對(duì)緩解中國(guó)農(nóng)村秸稈等廢料回收壓力、提升黃水氮磷資源化回收效率等都具有重要意義。本研究重點(diǎn)針對(duì)生物炭對(duì)氨氮的吸附性能較低，以硫酸作為改性劑，通過優(yōu)化改性條件，提升生物炭對(duì)氨氮的吸附性能。對(duì)硫酸改性后的7種生物炭材料的氨氮吸附特性，研究其動(dòng)力學(xué)、等溫線、pH及水中離子、分子影
3、響；從材料學(xué)角度，研究生物炭的表面形態(tài)、孔徑特征、表面基團(tuán)等。結(jié)論表明，改性后生物炭對(duì)氨氮吸附量相比改性前提升至1.69倍，另一方面改性后材料表面物理、化學(xué)特性發(fā)生顯著變化。動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，生物炭吸附氨氮均更符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。在pH為9.0、起始濃度為75mg/L氨氮溶液環(huán)境下，7種條件下所制得的改性生物炭中，平衡吸附量最大為4.18mg/g（70%硫酸改性12h），遠(yuǎn)高于未改性組0.99mg/g。等溫曲線實(shí)驗(yàn)表明，曲線關(guān)于Langmuir模型的相關(guān)系數(shù)較高，改性組最大吸附量（qm）較未改性組（11.31mg/g）均有提高
4、，最大可達(dá)19.12mg/g（90%硫酸改性24h）。氨氮吸附過程中pH發(fā)生明顯變化，而較高的起始pH下，材料對(duì)氨氮的吸附量較大。分析氨氮吸附機(jī)理認(rèn)為，材料表面帶負(fù)電對(duì)正電銨根離子的吸引，和擴(kuò)散進(jìn)入微孔的氨水分子與材料表面的范德華力，是氨氮吸附的兩種重要機(jī)制。材料學(xué)表征研究發(fā)現(xiàn)，生物炭材料經(jīng)硫酸改性后，0.6~1.0nm出現(xiàn)孔徑分布的峰值；表面基團(tuán)中含氧酸數(shù)量增加；Zeta電位等電點(diǎn)向低pH偏移。這也從機(jī)理角度證明，改性工藝對(duì)于材料吸附氨氮能力有提升作用。固定床吸附實(shí)驗(yàn)中，改性后生物炭吸附量遠(yuǎn)高于未改性生物炭樣品。采用升流式、
5、1mL/min流速下可以得到最佳的吸附效果（100min穿透），對(duì)所回收的氮進(jìn)行產(chǎn)肥計(jì)算，并得到理想經(jīng)濟(jì)收益。生物炭吸附氨氮受到弱堿金屬陽離子的影響較明顯，受到強(qiáng)堿金屬陽離子、陰離子有機(jī)物的影響較弱，這些現(xiàn)象與改性生物炭材料的物化特征相符合。關(guān)鍵詞：生物炭；氨氮吸附；生物炭改性IAbstractAbstractBiocharcanbeproducedfromawiderangeofsources,andcanalsobeusedasslow-releasefertilizer.Recently,biocharhasdrawnm
6、uchattentionbyhelpingtoreducethepressureonrecyclingofruralstrawandotheragriculturalwaste,toimprovetheefficiencyofnitrogenandnitrogenrecoveryefficiency.Thisstudyfocusesonthedeficiencyofammoniaadsorptiononammonianitrogen,andtriestomodifybiocharmaterialswithsulfuricaci
7、d.Theeffectsofsulfuricacidontheadsorptionofammoniaandnitrogenwerestudiedwithexperimentsonthekinetics,isotherm,pHimpactandionimpactinthewater.Thesurfacearea,distributionofporesize,surfacefunctionalgroupsofbiocharwerestudied.Resultsrevealthattheadsorptionofammonianitr
8、ogenhasbeenincreasedby1.69timesasbefore,andmodifiedbiocharshowedobvioustransformationonitsphysicalandchemicalcharacteristics.Resultsofexpe
