稻壳的水热处理研究

论文摘要

生物质废弃物的有效利用对我国这样一个农业大国具有重要意义,而稻壳就是一种产量巨大,资源丰富的生物质中的一种。利用水热技术对生物质稻壳进行处理,可调节其表面特性从而有利于其在吸附、土壤改性等领域的应用,水热处理产生的液体产物可用于制备液体肥。为此,本论文以稻壳为主要原料,考察其水热处理前后对Cr(Ⅵ)的吸附特性,并初步对液体产物进行分析。用热重法和红外光谱对稻壳水热处理前后的结构进行分析,表明水热过程中稻壳的一些组分发生分解,同时产生脱水缩聚产物。考察了水热不同条件、pH值、吸附时间、温度和Cr(Ⅵ)的初始浓度对水热产物去除Cr(Ⅵ)的影响,在不同温度下拟合了Langmuir和Freundlich等温线方程,同时对该吸附过程进行动力学分析。结果表明：水热处理稻壳吸附Cr(Ⅵ)的最佳pH值是1,吸附在3h后逐渐达到平衡,升高温度和增大Cr(Ⅵ)初始浓度均利于该吸附过程的进行；与原稻壳相比,水热处理时间4h,温度200℃,加溶剂量40mL时的水热产物去除Cr(Ⅵ)效果最好,水热处理4h的稻壳去除Cr(Ⅵ)的量几乎是原稻壳的4倍；水热处理稻壳对Cr(Ⅵ)的吸附符合Freundlich等温线方程,遵循准二级动力学模型。为探索液体产物作为液体肥使用的可能性,在水热过程中循环使用了液体产物并对液体中组分进行红外分析,利用重铬酸钾容量法和凯式测氮法测定了水热处理后液体中有机物含量和含氮量。红外分析表明液体中存在腐植酸类物质,水热液体产物中含氮量在循环一次时较高。该研究为生物质废弃物再利用提供了新思路,也为水热技术在生物质改性方面的应用提供了新支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 生物质废弃物
• 1.1.1 生物质废弃物的现状及环境问题
• 1.1.2 生物质资源化途径
• 1.1.3 生物质水热转化的研究进展
• 1.2 铬
• 1.2.1 铬的性质和危害
• 1.2.2 含铬废水的来源和污染现状
• 1.2.3 含铬废水的传统处理方法概述
• 1.2.4 生物质处理含铬废水的研究现状
• 1.3 本课题的研究目的与内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究内容
• 2 稻壳的水热处理及表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验试剂
• 2.1.4 实验内容
• 2.1.5 固体产率、碱消耗量及结构表征方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 固体产物产率
• 2.2.2 碱消耗量
• 2.2.3 热重分析
• 2.2.4 红外分析
• 2.2.5 比表面积
• 2.3 本章小结
• 3 水热处理稻壳对Cr（Ⅵ）的吸附研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验仪器
• 3.1.2 实验试剂
• 3.1.3 Cr（Ⅵ）溶液配制及Cr（Ⅵ）标准曲线测定
• 3.1.4 实验方法
• 3.1.4.1 吸附剂的制备
• 3.1.4.2 吸附处理方法
• 3.1.5 吸附数学模型
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 水热时间对产物吸附Cr（Ⅵ）的影响
• 3.2.2 温度对产物吸附Cr（Ⅵ）的影响
• 3.2.3 溶剂量对产物吸附Cr（Ⅵ）的影响
• 3.2.4 溶液pH值对RH4吸附Cr（Ⅵ）的影响
• 3.2.5 初始浓度和温度对RH4吸附Cr（Ⅵ）的影响
• 3.2.6 振荡时间对RH4吸附Cr（Ⅵ）的影响
• 3.2.7 RH4对水中Cr（Ⅵ）的平衡吸附研究
• 3.2.8 RH4吸附水中Cr（Ⅵ）的动力学研究
• 3.3 本章小结
• 4 稻壳水热处理液体的分析
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验仪器
• 4.1.2 实验药品
• 4.1.3 实验方法
• 4.1.4 液体中所含物质的红外分析
• 4.1.5 液体中有机物含量的测定
• 4.1.6 液体中含氮量的测定
• 4.1.7 液体循环对产物吸附Cr（Ⅵ）的影响
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 红外分析结果
• 4.2.2 液体循环对产物吸附Cr（Ⅵ）的影响及液体的有机物含量、氮含量
• 4.3 本章小结
• 5 结论与展望
• 参考文献
• 附录 个人简历 在学期间发表的学术论文
• 致谢