论文题目: 电生物复合吸附塔处理重金属离子的研究及数学模拟
论文类型: 博士论文
论文专业: 化学工程
作者: 刘丽艳
导师: 李鑫钢
关键词: 重金属离子,复合吸附剂,生物吸附,竞争吸附,吸附动力学,等温吸附平衡,电迁移,电生物复合吸附过程
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 电生物技术是近二十年来发展起来的新型技术,本文对电生物复合吸附技术处理含重金属离子废水过程进行了系统的理论与实验研究。选择枯草芽孢杆菌活菌体和死菌体作为生物吸附剂,20～40目的石英砂作为无机吸附剂,活菌体+石英砂,死菌体+石英砂分别形成复合吸附剂,用这五种吸附剂进行吸附性能实验研究。对重金属离子在生物体上的吸附过程进行分析,建立了生物体对单一重金属离子和多离子共存的竞争吸附动力学微分方程和等温吸附平衡方程,并对准一级和准二级动力学方程进行了数学求解。采用不同吸附剂分别对Cu2+、Zn2+和Cd2+离子进行单一离子和多离子共存竞争吸附动力学和等温吸附平衡实验,研究不同吸附体系的性能。通过单一离子和多离子共存竞争吸附实验发现,多离子共存时各个吸附体系的吸附性能都有明显下降,表明竞争离子的存在不同程度上抑制了体系的吸附性能。共存离子影响的程度因各吸附剂对目标离子吸附性能的差异而不同,吸附性越强的吸附剂受影响的程度越高。从死菌体、石英砂及二者组成的复合吸附剂对单一Cu2+、Zn2+和Cd2+离子的等温吸附平衡实验数据中得到一条可用于指导实际生产的规律:两种吸附能力不同的吸附剂进行复合,其复合吸附剂的吸附性能取决于吸附能力强的吸附剂。采用最小二乘法对单一离子和多离子共存竞争吸附理论模型中的参数值进行了非线性回归。通过实验数据与模拟结果的比较,该竞争与非竞争吸附模型均可准确地描述实验数据趋势。利用自行设计的电生物复合吸附过程（EBA）装置处理低浓度含重金属离子废水,研究该装置在不同操作条件下的传质性能。在综合考虑吸附和电迁移理论的基础上,建立了EBA过程的数学模型,并采用有限差分和追赶法对该模型进行数值求解。通过实验数据的对比验证,非平衡吸附运移模型与实验数据吻合程度较平衡吸附运移模型好,重金属离子在EBA系统中的运移吸附过程是一动态过程。
论文目录:
摘要
Abstract
前言
第一章 文献综述
1.1 含重金属离子废水的来源及危害
1.2 含重金属离子废水处理方法
1.2.1 化学处理方法
1.2.2 物理化学处理方法
1.2.3 生物化学处理方法
1.3 生物吸附重金属机理
1.4 复合吸附剂吸附重金属离子
1.5 吸附理论研究进展
1.5.1 等温吸附平衡理论
1.5.2 吸附动力学模型
1.6 电生物复合吸附
1.7 本文的主要研究内容
第二章 实验装置及方法
2.1 实验材料及仪器
2.2 吸附剂
2.2.1 石英砂
2.2.2 枯草芽孢杆菌活菌体
2.2.3 枯草芽孢杆菌死菌体
2.3 吸附实验
2.4 EBA 处理过程
2.5 本章小结
第三章 重金属离子吸附理论模型分析
3.1 吸附动力学模型的建立与求解
3.1.1 单一离子情况下模型的建立与求解
3.1.2 多种离子共存情况下模型的建立与求解
3.2 等温吸附平衡方程式
3.2.1 单一离子等温吸附平衡方程
3.2.2 多种离子共存等温吸附平衡方程
3.3 本章小结
第四章 EBA 操作过程物理及数学模型的建立与推导
4.1 EBA 物理模型描述
4.1.1 物理描述
4.1.2 重金属离子在多孔介质中的运移机制
4.1.3 模型基本假设
4.2 多孔介质流体动力学的连续介质理论
4.2.1 流体质点的微观描述和表征体元概念
4.2.2 多孔介质的宏观平均化描述
4.3 EBA 基本方程的概念和控制方程的推导
4.3.1 动量方程
4.3.2 组分质量守恒方程
4.3.3 重金属离子在EBA 中的运移模型
4.4 本章小结
第五章 单一离子吸附分离实验研究与模型数值模拟分析
5.1 吸附剂性能
5.2 等温吸附平衡
5.2.1 实验方法
5.2.2 实验结果与模型结果讨论
5.3 吸附动力学
5.3.1 实验方法
5.3.2 实验结果与模型结果讨论
5.4 本章小结
第六章 多离子共存吸附实验研究与模型数值模拟分析
6.1 吸附剂性能
6.2 吸附剂用量对吸附性能的影响
6.3 等温吸附平衡
6.3.1 实验方法
6.3.2 实验结果与模型结果讨论
6.4 吸附动力学
6.4.1 实验方法
6.4.2 实验结果与模型结果讨论
6.5 本章小结
第七章 电生物复合吸附塔数学模型
7.1 运移模型及数值求解方法
7.1.1 模型描述
7.1.2 模型的数值求解
7.2 塔内流体的渗透特性
7.3 EBA 中重金属离子的BTC 测定方法
7.4 重金属离子在 EBA 中运移的实验结果与讨论
7.4.1 无电迁移、石英砂装填
7.4.2 电迁移、石英砂装填
7.4.3 电迁移、生物体+石英砂复合装填
7.5 模型结果与实验结果的对比验证与分析
7.5.1 无电迁移运移模型与实验结果的对比验证
7.5.2 有电迁移运移模型与实验结果的对比验证
7.6 本章小结
第八章 结论
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
附录
A1 计算程序
A2 实验原始数据
A2.1 等温吸附平衡
A2.2 吸附动力学
A2.3 Cd~(2+)离子在EBA内BTC实验数据
致谢
发布时间: 2007-04-17
参考文献
- [1].磁性复合吸附材料去除水体中重金属的效能研究[D]. 焦龙.哈尔滨工业大学2017
- [2].Fe3O4/FA复合吸附材料制备及其对水体污染物吸附性能研究[D]. 傅青春.西安理工大学2017
- [3].铁/铁氧化物改性复合吸附材料的制备及其除砷性能和机理研究[D]. SHAMS ALI BAIG.浙江大学2015
- [4].聚合物基新型复合吸附材料的制备及对水体中重金属污染物的吸附性能研究[D]. 李晓丽.兰州大学2013
相关论文
- [1].重金属有机废水电生物修复及生物膜结构与生物吸附模拟[D]. 李天成.天津大学2003
- [2].磁场—趋磁细菌复合工艺处理含重金属离子废水[D]. 孙津生.天津大学2005
- [3].褐腐菌生物吸附剂去除水体重金属的应用基础研究[D]. 陈桂秋.湖南大学2006
- [4].活性污泥胞外聚合物吸附重金属效能与机制研究[D]. 郑蕾.哈尔滨工业大学2006
- [5].锰氧化物改性过滤材料对铜和铅离子的吸附研究[D]. 邹卫华.湖南大学2006
- [6].电—微生物技术处理含重金属离子及难降解有机物废水[D]. 王韬.天津大学2005
- [7].重金属Cr（Ⅵ）、Cu（Ⅱ）在类水滑石和皂土上的吸附行为[D]. 臧运波.山东大学2007
- [8].藻体对水环境中N、P及重金属Cu2+、Pb2+、Cd2+、Cr6+的吸附特征研究[D]. 邓莉萍.中国科学院研究生院（海洋研究所）2008
- [9].新型生物吸附剂的制备及净化重金属污染水体的应用研究[D]. 程东祥.吉林大学2008
- [10].含铬重金属废水微生物处理技术与机理研究[D]. 李会东.湖南师范大学2008
标签：重金属离子论文; 复合吸附剂论文; 生物吸附论文; 竞争吸附论文; 吸附动力学论文; 等温吸附平衡论文; 电迁移论文; 电生物复合吸附过程论文;