【摘 要】
:
蓬勃发展的工业和迅猛增长的世界人口,导致农林废弃物急剧增加和严重的水污染问题,开发以农林废物为原料,制备具有去除水环境中重金属离子的生物吸附剂,具有重要的研究意义。本论文以纤维素为原料,在纤维素骨架上接枝共聚吸附基团和加入其它具有吸附基团的材料,制备了纤维素-丙烯酸/丙烯酰胺水凝胶、纤维素-聚乙烯亚胺微球以及改性纤维素/壳聚糖复合微球,研究这几种生物吸附剂的最优条件,探究吸附剂的吸附机理,并通过不
【基金项目】
:
国家自然科学基金项目(31770617); 广东省自然科学基金(2017A030310147);
论文部分内容阅读
蓬勃发展的工业和迅猛增长的世界人口,导致农林废弃物急剧增加和严重的水污染问题,开发以农林废物为原料,制备具有去除水环境中重金属离子的生物吸附剂,具有重要的研究意义。本论文以纤维素为原料,在纤维素骨架上接枝共聚吸附基团和加入其它具有吸附基团的材料,制备了纤维素-丙烯酸/丙烯酰胺水凝胶、纤维素-聚乙烯亚胺微球以及改性纤维素/壳聚糖复合微球,研究这几种生物吸附剂的最优条件,探究吸附剂的吸附机理,并通过不同的表征手段探究元素、基团、形貌、结构等信息,主要研究内容如下:(1)将丙烯酸(AA)/丙烯酰胺(AM)接枝共聚到纤维素(MCC)上,制备纤维素-丙烯酸/丙烯酰胺水凝胶,研究发现MCC与AM质量比为15:1,MCC与AA的重量体积(w/v)比为1:6时,在50℃反应温度下所合成的MCC-g-(AA-co-AM)水凝胶成型状态好且对Cu(Ⅱ)吸附量最高。吸附时溶液p H为5,吸附时间为1 h,反应温度27℃,且当Cu(Ⅱ)溶液初始浓度为300 mg/L时,最大吸附量为177.02 mg/g;Cd(Ⅱ)溶液初始浓度为400 mg/L时,最大吸附量为306.22 mg/g;Pb(Ⅱ)溶液初始浓度为600 mg/L时,最大吸附量为556.69 mg/g。准二级动力学模型、颗粒内扩散模型和Langmuir等温线模型能较好地描述MCC-g-(AA-co-AM)水凝胶对重金属离子的吸附。表征分析结果表明制备的水凝胶出现了聚丙烯酸和聚丙烯酰胺的基团,且表面粗糙有明显的不规则的多孔结构,有利于吸附的进行。(2)将聚乙烯亚胺(PEI)引入到纤维素中,然后MCC-PEI溶解到碱尿素水溶液,使用滴入法可以制备MCC-PEI微球,研究发现MCC与PEI质量比为1:2时,制备的MCC-PEI对Cu(Ⅱ)吸附量最高。吸附时溶液p H为5,吸附时间为3 h,反应温度27℃,且当Cu(Ⅱ)溶液初始浓度为250 mg/L时,微球最大吸附容量为22.56mg/g;当Cd(Ⅱ)溶液初始浓度为400 mg/L时,微球最大吸附容量为27.27 mg/g。准二阶动力学可以较好地描述微球对于Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)溶液的吸附过程。表征分析结果表明制备的微球中出现PEI的特征峰,MCC-PEI微球的表面十分粗糙,有少量的毛刺和小孔存在,在微球内部存在空腔,内部的褶皱比表面更多、更深,且在内部有很多不规则孔隙。(3)同(2)步骤制备MCC-PEI,然后将MCC-PEI和壳聚糖(CS)溶解到碱尿素水溶液,使用滴入法可以制备改性纤维素/壳聚糖复合微球,研究发现MCC-PEI与CS质量比为2:1时,制备改性纤维素/壳聚糖复合微球对Cu(Ⅱ)吸附量最高。吸附时溶液p H为5,吸附时间为3 h,反应温度27℃,且当Cu(Ⅱ)溶液初始浓度为250mg/L时,微球最大吸附容量为59.01 mg/g;当Cd(Ⅱ)溶液初始浓度为400 mg/L时,微球最大吸附容量为76.56 mg/g。准二阶动力学和Freundlich等温线可以较好地描述复合微球的吸附过程。表征分析结果纤维素和壳聚糖同时存在于复合微球中,复合微球的表面更为粗糙,有很多褶皱和许多小孔,内部分为好几层,每一层有很多孔洞,具有明显的多孔交联结构。
其他文献
旋翼植保无人机在航空施药过程中容易受到旋翼气流的影响而造成雾滴的飘移与沉积不均匀,因此准确描述旋翼流场是预测雾滴在旋翼植保无人机下洗流场下的运动轨迹的前提。本文基于格子玻尔兹曼方法的自适应细化物理方法,对单旋翼与四旋翼无人机的下洗流场进行了数值分析。在该研究中,首先选取格子玻尔兹曼方程作为求解方程,利用WMLES(wall-modified large eddy simulation)方法作为边界
施肥作业是蕉园管理的重要环节,目前有人工施肥和机械施肥两种方式。我国华南地区大部分蕉园施肥以人工作业为主,存在肥料利用效率低、植株吸收不完全、肥料分布不合理等问题,不利于香蕉产业的发展。本文研究香蕉根系分布特征,提出基于香蕉根系分布特征的蕉园变量施肥决策,设计变量施肥机进行试验,以期提高蕉园施肥效率。本文主要研究内容和结论如下:(1)研究香蕉根系分布特征,制定变量施肥决策。幼苗期:施肥长度≤22
近年来,我国水稻机械化直播技术取得了重大突破。在水稻机械化直播过程中,采用人工观察的方式监测播种量,很难及时清晰地观察到播种时出现的漏播、多播现象。因此,在水稻精量穴直播机上安装播种量监测系统,实时监测播种量,及时处理漏播和多播问题,对提高水稻播种质量具有重要意义。目前国内外关于播种量监测系统,主要针对玉米、大豆等作物播种量的监测,关于水稻播种量监测的研究较少。为此,本文进行了水稻精量穴直播机播种
锂硫电池由于正极活性物质硫成本低、来源广泛、环境友好,高理论比容量(1675m Ah/g)和高能量密度(2600 Wh/kg)等特性在储能领域引起了研究者们的广泛关注,并被认为是最有可能替代商业锂离子电池的二次电池。然而,由于锂硫电池活性物质硫导电性差、充放电过程中体积变化大、硫负载量低及可溶性多硫化物(Li2Sn)溶解造成的穿梭效应等问题,导致锂硫电池的循环稳定性和倍率性能较差,实际能量密度低,
滑坡灾害作为最常见的地质灾害之一,在地质灾害中占比很大。滑坡灾害往往给国家和人民带来巨大的损失,无论是对房屋建筑、工程建筑、工农业生产,还是对人民生命安全和自然环境等方面都有着不可忽视的影响。堆积坡体滑坡灾害是滑坡灾害中重要的一个分支,暴发频率高、突发性强、持续危害性大是堆积坡体滑坡灾害的常见特征。降雨和地震会破坏边坡稳定性,是导致滑坡灾害发生的两大诱因。由于地震的预测难度较大,无法用其对滑坡灾害
穴盘育苗技术被广泛应用于蔬菜、花卉的生产,根据笔者对国内多家专业种苗企业调查,一般出售的穴盘种苗的合格率在90%左右,对于10%的不合格苗,如不处理将会降低种苗的销售价格,并影响后续机械化移植作业。因此,在出苗前要严格控制穴盘种苗品质。本文针对穴盘进行分级需要专业化大型设备,投资成本高,占用作业面积大,一般种苗生产企业和种植企业难以承受,人工补苗作业生产率低,仍然需要相当部分的劳动力的生产实际情况
激光技术是20世纪以来最重要的科技发明之一,填补了物理学领域的空白,推动了工业体系自动化发展进程。由于激光具有准直性强、相干性好、物理性质稳定、精度高等特性,使其应用领域越来越广泛。激光平整技术以旋转激光作为校准平面,通过高程偏差信息控制液压系统调节平地铲的高程位置,从而实现精准平整作业,可有效减小田面的高程偏差,节约农田灌溉用水,提升农药和化肥的利用率,改善农作物的生长环境,提高农产品的产量和品
在生物质利用领域,通过热化学法将生物质炼制生物油是生物质能利用的有效方式。但是未经提质改性的生物质油酸性大,氧含量高,热值低。加氢脱氧(HDO)可以降低热解油的氧含量,提高热值及稳定性,获得高品质的燃料油。催化剂是加氢脱氧的关键。生物炭作为一种价格低廉的环境友好材料,具有发达的孔隙结构、丰富的表面基团和灵活的表面改性特性,而分子筛具有优良的孔道结构及酸性位点分布,可以促进传质过程、提高催化活性。二
生物质作为一种可再生资源,对其的高效利用是缓解能源危机的一种有效手段。生物质热解挥发物制氢是一条技术和经济上可行的制氢途径。本文研究了金属氧化物对生物质热解液相产物催化重整制氢的影响。不同活性金属组成的尖晶石都体现出不同的催化性能。Fe基尖晶石导致金属的分散度低,从而导致尖晶石催化剂的催化效果下降。Al的掺杂能改变催化剂的空间结构,使得活性位点更好地和反应物所接触,进而更充分地反应。同时Ni金属相
为解决辣椒种子形状不规则和种子流动性差,难以实现精量播种的问题。根据辣椒种植农艺要求,研制了一种气吸式辣椒精量穴直播机。对气吸式辣椒精量排种器的吸种、携种和排种过程及核心结构参数进行了研究,采用EDEM仿真软件对加种时种子堆积过程及工作时搅种圆台的扰动过程进行了仿真,验证了进种盒、搅种圆台及扰种槽等结构的合理性。采用FLUENT软件对气室流场进行了仿真,确定了吸种孔直径和孔型并进行了台架试验。设计