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1、 Foshan University 本科生毕业设计（论文） 粉煤灰包裹壳聚糖处理金属家具废水的研究 学 院： 理 学 院 专 业： 材料化学 学 号： 2007274117 学生姓名： 指导教师： 副教授 副教授 二一一 年 六 月20摘 要利用壳聚糖和粉煤灰制备壳聚糖复合絮凝剂。以金属家具废水为处理对象，以Al3+离子去除率为主要评价指标，结合浊度、COD、BOP等监测指标。探讨了各种不同条件：研究了原料配方比、溶液的pH值，吸附剂用量，搅拌时间、温度等因素对处理效果的影响。经过实验条件的优化，用 CWF 处理金属家具废水的最佳温度为55、最佳 pH 值为5，最佳CWF投加量为12g/L，
2、最佳搅拌时间 80min而最佳壳聚糖质量分数为8%。在上述优化条件下，CWF 对金属家具废水Al3+离子去除率为 93.19，浊度去除率为 85.71。经过改性的粉煤灰包裹壳聚糖对金属家具废水的Al3+离子去除率为 93.53，去浊率达到63.20。关键词：壳聚糖；粉煤灰；复合改性；吸附剂；金属家具废水AbstractResearch on Treatment in metal furniture of wastewater with Chitosan Wrapping Fly-ash LI Na Chitosan compound flocculating agent was prepare
3、d by using fly-ash and chitosan.The metal furniture waste were sellected as references, the adsorption properties of the adsorbents were tested, and Al3+ removal was a main evaluated index.Turbidity, COD, BOP removal ratio as monitoring indexes. Effects of formula of raw materials rate, pH, adsorben
4、t concentration , stirring time, and temperature on Al3+ removal, turbidity, COD , BOP removal. According to single-factor study and orthogonal test, research results showed that the most suitable conditions are as follows:temperature 35,pH 5,dosage of CWF 12g/L,mixing time 80min,and chitosan qualit
5、y score of 8%.Under the above optimum conditions,turbidity up to 74.12 % .It were prepared by using alkalify activated fly-ash and chitosan. turbidity up to 63.20% .Key words: Chitosan; Fly ash; Compound modification; Adsorbent; Metal furniture wastewater目 录1.绪论1 1.1金属家具废水的处理方法综述1 1.2壳聚糖的结构性质 1 1.2.
6、1壳聚糖的结构2 1.2.2 壳聚糖型水处理剂的研究现状2 1.3粉煤灰的结构、性质2 1.3.1粉煤灰的组成和结构特点2 1.3.2粉煤灰的研究进展3 1.3.3粉煤灰处理金属家具废水的作用机理3 1.4本论文研究目的、意义及内容4 1.4.1研究目的及意义4 1.4.2研究内容42. 粉煤灰包裹壳聚糖处理金属家具废水的研究5 2.1实验仪器及药品5 2.1.1实验主要仪器5 2.1.2实验药品5 2.2实验部分6 2.2.1金属家具废水Al3+离子的测定5 2.2.2粉煤灰包裹壳聚糖（CWF）吸附剂的配制6 2.2.3实验测试项目7 2.2.3.1 Al3+离子去除率的测定7 2.2.3.
7、2 浊度的测定7 2.2.3.3 扫描电镜(SEM)分析7 2.3粉煤灰包裹壳聚糖处理金属家具废水的正交试验结果分析7 2.3.1.实验因素分析7 2.3.2.絮凝沉降情况分析8 2.3.3 扫描电镜（SEM）分析9 2.4 单因素结果分析9 2.4.1吸附温度对吸附的影响10 2.4.2 pH值的影响作用10 2.4.3 CWF用量对吸附的影响10 2.4.4搅拌时间对吸附的影响112.5小结113.改性粉煤灰包裹壳聚糖处理金属家具废水的研究123.1实验部分123.1.1粉煤灰的改性123.1.2吸附剂的制备方法123.2改性粉煤灰包裹壳聚糖处理金属家具废水的正交试验结果分析123.2.1
8、.实验因素分析123.2.2.絮凝沉降情况分析133.3 单因素结果分析143.3.1改性粉煤灰包裹壳聚糖对吸附的影响143.3.2吸附温度对吸附的影响153.3.3 pH值的影响作用163.4.3 搅拌时间对吸附的影响163.4小结164.结论、建议与展望164.1实验结论164.2建议174.3展望17参考文献致谢粉煤灰包裹壳聚糖处理金属家具废水的研究姓名：李娜 学号：2007274117 班级：07材料化学1班1.绪论 1.1金属家具废水的处理方法综述我国家具工业在国内市场由“木器时代”跨入“金属时代”。金属家具适用范围越来越广，但随着我国家具产业的迅猛发展，国内金属家具废水处理必然成为
9、与家具产业一道成长的新兴行业。金属家具废水中，它含有多种金属和大量有毒有害物质，若将其简单地当作普通垃圾进行处理，将会严重污染环境。而且金属污染物难以治理，他们在水体中具有相当高的稳定性。金属在水体中积累到一定的浓度就会对水体，水生植物，水生动物产生严重危害，并可能通过食物链直接或间接的影响到人类的自身健康。目前已开发应用的废水处理方法主要有三种1：第一种是废水中金属离子通过发生化学反应除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法、高分子重金属捕集剂法等；第二种是使废水中的金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括吸附、溶剂萃取、离子交
10、换等方法；第三种是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中金属的方法，包括生物絮凝、生物吸附、植物整治等方法。 1.2壳聚糖的结构性质 21.2.1粉煤灰的结构壳聚糖（chitosan, 聚-(1,4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖）是由甲壳素经过脱乙酰化反应得到的一种天然高分子聚合物，是天然多糖中唯一的碱性多糖，通常壳聚糖有 、两种异构体。甲壳素和壳聚糖的分子结构如图 1-1：图 1-1 甲壳素和壳聚糖Fig.1-1 Chitin and chitosan纯品的壳聚糖是带有珍珠光泽的白色片状或粉末状固体，在常态下不溶于水及一般溶剂，可溶于稀盐酸、硝酸等无机酸和大多数有机酸，
11、也不溶于稀硫酸、磷酸。在稀酸中，壳聚糖主链也会慢慢水解，溶液粘度逐渐降低，所以壳聚糖溶液一般临用前配制。作为甲壳素的衍生物，壳聚糖是一种原料来源广泛、储量丰富3、成本低廉4、不易造成二次污染、可生物降解的理想的高分子材料5。在壳聚糖分子结构中存在大量游离氨基，是天然多糖中少见的带正电荷的高分子化合物。壳聚搪是一种高效的阳离子型絮凝剂，能有效地沉淀溶液中的有机物，并能抑制细菌生长发育，其净水效果优于活性碳6。壳聚糖的糖残基在C2上有1个乙酞氨基或氨基，在C3上有一个羟基，从构象上来看，它们都是平伏键，这种特殊结构，使得它们对具有一定离子半径的一些金属离子在一定的pH值条件下具有鳌合作用2。壳聚糖
12、作为一种新型的配位体或鳌合剂，主要用于捕集有毒重金属离子，处理工业污水、食品加工及石油工业废水等方面7。1.2.2 壳聚糖型水处理剂的研究现状近年来，壳聚糖及其改性物在水处理领域的应用越来越广泛，可用作吸附剂、絮凝剂、杀菌剂、离子交换剂、膜制剂等，常用于工业废水处理811、染料废水的脱色、饮用水的净化、重金属离子的回收、硬水软化、果汁澄清等，是一种性能优良、开发应用前景广阔的新型水处理材料 12。壳聚糖中含有大量氨基，对金属离子有很强的吸附能力，但它可溶于酸性介质，在pH值较低的情况下使用壳聚糖，会因其溶于水而造成吸附剂的流失，不利于再生13。同时，壳聚糖吸附剂对金属离子的选择性较差，不利于金
13、属离子的分离。壳聚糖分子中的氨基和经基是化学性质非常活泼的基团，可与其它试剂进行交联、接枝、酞化、酯化、醚化等反应对壳聚糖进行改性，生成具有特殊功效和作用的衍生物。通过化学修饰，改善了壳聚糖的物理、化学性质，使之成为不溶性、可再生的交联壳聚糖，扩大了壳聚糖的应用范围1416。 1.3粉煤灰的结构、性质 1.3.1粉煤灰的组成和结构特点 粉煤灰是燃煤电厂产生的固体废弃物，全国年排量一亿吨以上。粉煤灰的化学含量因煤的产地、燃烧方式和燃烧程度等的不同而有所不同，我国火电厂粉煤灰的主要化学组成见表 1-1 。表 1-1 我国火电厂粉煤灰的主要化学组成（%）Table1-1 Our main chemi
14、cal power of fly ash (%)SiO4Al2O3Fe2O3CaOMgOSO338542338463100.540.11.2粉煤灰 17外观类似水泥，颜色从乳白到灰黑，这主要决定于其细度和含碳量，一般含碳越少、越细的粉煤灰颜色越浅。我国粉煤灰平均比重为 2.14g/cm3，颗粒粒径在0.5300um 之间，平均密度为 783kg/m3，所以粉煤灰具有非常大的比表面积，一般为16003500cm2/g。从粉煤灰的结构特点和理化性质看，粉煤灰处理印染废水的机理主要是吸附作用，包括物理吸附和化学吸附。物理吸附指粉煤灰与吸附质间通过分子间引力产生吸附。这一作用取决于粉煤灰的多孔性和比表面积，比表面积越大，吸附效果越好。化学吸附是指粉煤灰
