盐酸改性硅藻土及改性硅藻土处理乙烯废碱液研究毕业论文.doc 50页

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毕业论文《盐酸改性硅藻土及改性硅藻土处理乙烯废碱的研究》毕业论文（论文）原创性声明及授权声明原创性声明我郑重承诺，所提交的毕业论文（论文）是我个人的研究工作和指导下取得的成果我的主管。 据我所知，除非文中特别注明和承认，其中不包含已发表或由其他人或组织发表的研究成果，也不包含我用于获得学位或学历的材料来自其他教育机构。 。 对本研究提供帮助和贡献的个人或团体已在文中明确注明并表示感谢。 作者签名： 日期： 导师签名： 日期： 使用授权表明我完全理解学校关于毕业论文（论文）收集、保存和使用的规定，即：提交毕业论文（论文）的印刷版和电子版）按照学校的要求； 学校有权保存毕业论文（论文）的印刷版和电子版，并提供目录检索和阅览服务； 学校可以采用复印、缩微、数字化或者其他复制方式保存论文； 在不以营利为目的的前提下，学校可以发表部分或全部论文。 作者签名： 日期： 论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的论文是本人在导师的指导下独立研究取得的研究成果。 除文中特别引用的内容外，本文不包含任何其他已发表或撰写的个人或集体作品的成果。

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在此条件下，20 mL乙醇mg/L可降低至29.4 mg/L，硫去除率达到94.75%，COD浓度可从mg/L降低至12000 mg/L，COD去除率达到91.89%，达到预期效果。 改性硅藻土具有比表面积大、孔隙率高、吸附性能强、化学稳定性高、价格低廉等优点，在乙烯废碱液处理中具有良好的应用前景。 关键词：改性、硅藻土、乙烯废碱液、吸附本文、酸废已。 、对固体的比例、、时间、对和花费、时间、对pH对花费率分别是、对和花费。 结果表明:料固比为4:1,浓度为4mol/L,最佳时间为40min,温度为35℃。 花度：时间为40 min，温度为20℃，加入1.5 g，花度pH 3。在此条件下，使20 mL花度从560.4 mg/L降至29.4 mg/L，得率94.75%，COD从mg/L降至12000 mg/L，COD率达91.89%，达到. 具有面积大、高、高、成本低等特点，在用上具有良好的效果。 ; 浪费 ; 第一章 引言 11.1 研究背景及意义 11.2 含硫废碱液处理现状 11.2.1 中和法 11.2.2 氧化法 21.2.3 吸附法 31.2.4 沉淀法 31.3 硅藻土改性及其在废水中的应用处理 41.3.1 硅藻土的无机改性 41.3.2 硅藻土的有机改性 性质 51.3.3 硅藻土的活化改性 71.4 研究目的及研究内容 7 第二章实验部分 82.1 实验原理 82.1.1 硅藻土改性原理 82.1.2 改性原理硅藻土处理乙烯废碱液82.1． 3 乙烯废碱液中硫化物检测原理 82.1.4 COD 检测原理 82.2 实验材料 82.3 实验设备 82.4 实验步骤 92.4.1 标准曲线绘制 92.4.2 乙烯废碱液中硫化物检测 112.4.3 乙烯废碱液介质 COD 检测 112.4.4 硅藻土改性实验 122.4.5 改性硅藻土处理乙烯废碱液实验 12 第 3 章结果与讨论 133.1 硅藻土改性实验 133.1.1 液固比与硅藻土改性的关系 133.1.2 盐酸的影响酸浓度对硅藻土改性效果的影响 143.1.3 改性时间对硅藻土改性效果的影响 153.1.4 改性温度对硅藻土改性效果的影响 163.2 改性硅藻土处理乙烯废碱溶液实验 173.2.1 吸附效果时间对脱硫率的影响 173.2.2 吸附温度对脱硫率的影响 173.2.3 改性硅藻土添加量对脱硫率的影响 193.2.4 乙烯废碱溶液 pH 对脱硫率的影响 20 第 4 章结论 22 参考文献23 致谢 25 附录A 实验数据表 26 附录B 英文翻译 29 附录C 英文原文 41 引言 研究背景及意义 工业乙烯生产过程中，空气中含有CO2、H2S等气体。

在碱洗过程中，一方面由于NaOH的反应消耗，与酸性气体发生反应； 另一方面，由于水洗段水和塔内仪表冲洗水的稀释，碱洗塔循环碱液中的有效碱主要指连续浓缩的NaOH。 减少。 为了维持碱洗液的反应活性，需要不断地从强碱工段补充新鲜碱，并从弱碱工段排出废碱，从而产生废碱液。 废碱液中除残留的NaOH外，还含有Na2S和碱洗过程中产生的其他无机盐。 另一方面，由于碱洗过程中裂解气中重组分的冷凝以及二烯和醛的聚合，大量有机物进入废碱液中[1]。 因此，存在剩余NaOH的综合处置、硫化物的处理等几个问题。 关键是要关注硫化物。 [2]。 硅藻土是由硅藻和其他微生物的硅质残骸组成的生物硅质岩石。 它具有比表面积大、孔隙率高、吸附性能强、化学稳定性高、价格低廉等优点，并且可以通过改性进一步提高其吸附能力，使其在废水处理中的应用日益广泛。 因此，本课题采用改性处理含硫废碱。 目前的处理方法主要有中和、氧化、吸附、沉淀等[3]。 1.2.1 中和法 (1)硫酸中和法 中和法是用硫酸将废碱溶液中和至pH 6~7，使废碱溶液中的Na2S中释放出H2S和CO2。 废碱液送至汽提塔，汽提溶解的气体和碳氢化合物[4]。

这种处理废碱液的方法工艺简单，易于操作。 但废碱液处理不彻底，硫酸用量较大。 该设备将其转化为元素硫，然后采用加压浮选分离出游离硫[4]。 容易腐蚀，处理成本也高。 另外，燃烧后产生的SO2气体排放到大气中，造成二次污染。 因此，目前大多数厂家已不再采用这种方法处理废碱液。 CO2中和是将CO2气体通入废碱液脱硫塔，发生气液逆流接触并发生反应。 溶液中收集的硫化钠转化为碳酸钠和碳酸氢钠，然后从塔底排出。 反应放出的H2S气体被送至火炬中燃烧，生成SO2。 一般处理后的废碱液中硫化物的去除率可达99%以上。 本发明的废碱液处理方法工艺简单。 。 温度95℃，时间150in，CO体积分数80。处理温度对处理效果影响显着，其次是处理时间和CO体积分数。 在最佳工艺条件下，石油碱渣的硫化物去除率可达66，酚类物质去除率可达67，COD变化率可达74。 (1)空气氧化法是将空气和蒸汽吹入反应器中。同时废碱液在空气氧化脱硫塔中进行氧化反应。 空气氧化法可分为普通空气氧化法和催化空气氧化法。 普通的空气氧化法是向废碱溶液中注入空气。 当反应温度大于90℃、接触时间大于3小时时，约90%的S2-将转化为S2O23和SO24。 催化空气氧化法是向废碱溶液中吹入空气，同时添加催化剂。 在催化剂的作用下，S2-转化为S2O23和SO24。

当温度为℃、时间为4h、氧分压为0.3 MPa、氧气流量为4 L/h、pH为10时，硫化物可完全氧化为硫酸盐。 湿式空气氧化法是在高温（150~320℃）、高压（2068~）下，通过一系列氧化、水解反应，将废碱溶液中的硫化物、硫醇氧化成硫酸盐。 投资也较大，运营成本也比较高，因此在国内没有得到很好的推广。 杜江等. [8]采用湿式空气氧化法处理乙烯废碱。 在压力0.6 MPa、反应温度110~120℃条件下，废碱中硫化物、油类、COD的平均去除率均大于97.88。 %、57.88% 和 89.98%。 (4)超临界氧化法 超临界氧化法是一种新兴的高效废物处理方法。 水的临界点为374℃，，[10]。 采用该处理方法对乙烯废碱液进行了实验研究。 1.2.3 吸附法 吸附法是一种简单易行的废水处理方法。 吸附是指物质在两相界面处的积累或浓缩。 吸附通常分为物理吸附和化学吸附。 物理吸附是由分子间吸引力引起的，常称为“范德华力”，是方向力、感应力和逃逸力的总称。 其特点是吸附质与吸附剂之间不存在化学相互作用，是一个可逆过程（吸附和解吸）。 化学吸附是固体表面与被吸附物质之间化学键力作用的结果。

物理吸附和化学吸附可以同时发生，但往往以一种吸附为主。 目前主要的工业吸附剂有活性炭、活性氧化铝、硅藻土、硅胶、沸石分子筛、活性炭纤维等。徐根良[11]利用活性炭处理拆船场含油废水。 经隔油过滤后废水含量为7.46~8.90mg/L。 采用活性炭吸附，停留时间0.1~0.4 h，出水油浓度0.966)。 天然硅藻土的低平衡吸附能力表明未改性的硅藻土不吸附活性染料RR。 天然硅藻土可以吸收一定量的DG。 但根据方程计算其吸附容量Qmax仅为15.13/g。 硅藻土的更有效利用及其吸附能力仍需改进。 与天然硅藻土相比，改性硅藻土的RR和DG性能更好。 它们对DG和RR的吸附容量分别为94.46和137。 RR 的吸附平衡非常有趣。 当初始浓度较低（小于800/L）时，改性硅藻土几乎吸附了溶液中所有的染料分子（CE等于或近似0/L）； 当初始浓度高于800/L时，QE随初始浓度的增加而下降非常缓慢，约为94/g。 改性硅藻土DG的吸附能力保持恒定，与天然硅藻土接近。 3.3.3.1吸附时间的影响。 图6为不同吸附时间和吸附量的变化情况。 在开始时（前10 min），改性硅藻土对RR和DG的吸附速度非常快，这通过图6中的斜率反映出来。随着吸附时间的增加，斜率变小，这意味着吸附量增加的速度较慢初始阶段的速率。

最终建立吸附平衡（RR：2h，DG：5h）。 达到吸附平衡的比较证明了阴离子染料的化学吸附[23]。 图6 吸附时间对改性硅藻土处理RR(a)和DG(b)影响的吸附等温线。 许多研究人员发现，如果反应速率受到化学控制，伪二阶模型[24]将描述最合适的模型。 [1]。 实验数据采用准二阶模型表达式为： (6) t = qt，由积分方程(6)得到 (7；初始吸附速率h(mgmg–1·min–1)可得表示为本文得到的h = kqe2 伪二阶模型常数列于表2（R2>0.998）[24] RR的速率常数大于DG的速率常数，可以支持再平衡现象。表 2 修正的二阶模型 RR 和 DG 的吸附常数 3.3.2 吸附效果 RR 和 DG 的吸附容量如图 7 所示。这一结果意味着提高温度可以改变硅藻土的吸附过程，温度对吸附的影响也表明吸附[23](8)(9)(。 10) 式中： KC 为平衡常数； ?G0 为吉布斯自由能变化。 千焦耳/摩尔； ?S0 表示熵变，J·K–1·mol–1； ?H0表示焓变，kJ/mol； R表示气体常数，J·K–1·mol–1； T代表温度，K。由方程的斜率和截距可以得到ΔS0和ΔH0。

结果如表3所示。总体而言，在实验温度范围内自由能变化为负，这意味着吸附过程是自发的。 然而，DG ΔG0 的吸附在 283 K 时为正值。所得的 ΔH0 表明本研究中的吸附是吸热的。 这些都是化学吸附的特点[23]。 ?S0 的正值表明吸附的随机性增加。 图7 改性硅藻土处理后RR(a)和DG(b)在不同温度(a.10℃;b.20℃;c.30℃.)下吸附能力的变化 3 改性硅藻土吸附量 3.3． 3 溶液H的影响 不同的pH值会引起染料颜色的变化。 这意味着光谱的最大吸收波长也会发生变化。 因此，要确定残留染料浓度，请使用标准 pH 为 1 mol/L 的盐酸或氢氧化钠（每 50 个溶液 <0.1）进行分光光度分析。 RR和DG溶液的初始pH值分别为5.5和9.6。 溶液的初始 pH 值影响染料吸附图 ()。 在较低pH范围内（pH<10），吸附容量变化不明显，表明处于较高水平； 当pH值高于10时，染料的吸附能力急剧下降。 因此，当改性硅藻土作为阴离子染料的吸附剂时，可以实现高pH值。 图(B)所示的最终pH值的变化显示了另一个好处：改性硅藻土作为吸附剂会中和吸附的水，这将有利于后续处理。 图8 初始pH值(A)和最终pH值(B)对改性硅藻土RR(a)和(b)吸附的影响 3.4 可能的机理 改性硅藻土和天然硅藻土的红外光谱比较，通过改性硅藻土是将壳聚糖氨基结合或吸附在硅藻土表面。

它们之间的作用力可以是离子交换力（图9）和氢键。 在酸性条件下，本研究是在乙酸溶液中进行的。 这种壳聚糖分子有许多酰胺基以获得H+离子。 因此，这种质子化的壳聚糖可以与硅藻土的硅烷醇离子交换或结合硅藻土表面的静电吸引力。 此外，由于-NH2?的存在，壳聚糖可以与硅藻土表面的羟基形成氢键。 其分子中还有-OH。 也可以通过物理吸附将它们结合在一起。 图9 壳聚糖在天然硅藻土表面的离子交换。 图 10 壳聚糖。 这种吸附机制可以解释本研究中的许多现象。 当染料溶液的初始pH值较低时，质子化可以非常快速且完全，这意味着更多的NH3+将被吸收； 在较高的pH范围内，壳聚糖的质子化会大大降低，因此吸附会受到限制[22, 26]。 与DG相比，RR的影响更大（见吸附容量变化较大）。 因此，改性硅藻土的吸附主要归功于壳聚糖。 在等温吸附实验中，RR有一个非常有趣的吸附平衡：当初始浓度较低时，质子化的氨基是多余的，因此几乎所有的RR分子都可以修饰用于硅藻土吸附； 随着RR初始浓度的增加，硅藻土表面质子化的氨基逐渐被消耗； 当所有NH3+被消耗掉时，吸附容量是恒定的。 DG的正常pH值约为9.6。 通过添加吸附剂 (pH=4.79)，pH 值会降低，但可能仍不在最佳 pH 范围内。 然而，即使在pH范围内，质子化仍然可以进行，但这会影响吸附能力[22, 26]。

另外，由于DG分子中存在NH2，因此DG和壳聚糖中也会有一个。 这些原因可以用来解释为什么DG需要更多的时间来平衡。 静电吸引机制可能是在吸附过程中，因为染料也有许多NH2和OH基团。 范德力也可能影响吸附。 数据分析，本研究的主要机理为静电吸引吸附。 --阶模型与动力学实验数据拟合，得出延长吸附时间和提高吸附温度会提高吸附效果的结论。 在研究允许的pH范围内，较低pH值时吸附能力会增加，但在高pH值（pH>10）时会急剧下降。 导致这种化学吸附现象的主要机制应该是静电引力。 附录C 本科生毕业设计（论文）英文原件 I41