實驗類開題報告

碳化蔗渣吸附劑制備

及其吸附性能研究報告人：吳桂芬指導老師：黃金陽老師2023年10月9日第1頁報告提綱1.研究背景介紹2.國內外研究進展3.選題意義4.研究內容5.預期成果6.創(chuàng)新點、難點7.進度安排第2頁1.研究背景介紹纖維素吸附劑蔗渣制備吸附劑蔗渣碳化第3頁吸附劑應滿足要求

①吸附能力強；②吸附選擇性好；③吸附平衡濃度低；④容易再生和再利用；⑤機械強度好；⑥化學性質穩(wěn)定；⑦起源廣、價廉。常見吸附劑種類活性炭、吸附樹脂、改性淀粉類吸附劑、改性纖維類吸附劑等。第4頁纖維素吸附纖維素是地球上最豐富、能夠再生天然資源，具有價廉、可降解并對環(huán)境不產生污染等長處，因此對纖維素改性研究始終受到人們重視。纖維素化學改性辦法大體可歸結為三個主要方向：①利用一般酯化和醚化辦法；②利用有機化學改性辦法；③利用接枝共聚辦法。纖維素具有多孔性和大比表面積特點，分子內具有大量親水性羥基，具有一定吸附性。第5頁蔗渣碳化蔗渣屬于環(huán)境友好型材料，價格便宜量大，因此蔗渣纖維素吸附劑有著其他合成吸附劑不可比擬長處。蔗渣化學組成與木材十分相同,因此它作為顆?；钚蕴吭?具有很大優(yōu)勢。蔗渣最主要成份是纖維素，其次是半纖維素和木素。其中纖維素約占40%～50%，大多以結晶態(tài)存在。而半纖維素約占25%～35%，是一種無定形聚合物。第6頁2.國內外研究進展2.1纖維素吸附劑研究進展2.2蔗渣制備吸附劑研究進展2.3碳化蔗渣吸附劑研究進展第7頁2.1纖維素吸附劑研究進展﹡纖維素類吸附劑研究

①利用一般酯化和醚化辦法；②利用有機化學改性辦法；③利用接枝共聚辦法。﹡改性纖維素類吸附劑是改性纖維素產品中具有主要應用價值研究方向之一。目前改性纖維素吸附劑主要用于清除水體中Cu2+、Mn2

+、Co2

+、Fe3

+、Pb2

+、Hg2

+、Cd2

+等重金屬離子以及印染廢液中直接染料、酸性染料等陰離子型染料，并均取得較好處理效果，并且容易脫附再生。第8頁2.1纖維素吸附劑研究進展Rajeshwari等用富含纖維素桔子皮吸附酸性染料,研究pH,吸附劑量和染料濃度等對吸附效果影響.范瓊等用桔子皮作為生物吸附劑清除水中亞甲基藍,發(fā)目前pH為10條件下,對亞甲基藍最大吸附量為3703mgg左右,以為桔子皮有很大應用前景.Gong等研究花生殼對亞甲基藍、亮甲酚藍和中性紅3種陽離子染料吸附情況,證明吸附效果較好并以為其可作為陽離子染料吸附劑.Zer等生用濃硫酸對花生殼進行脫水處理,提升了對亞甲基藍吸附量.周殷等柚子皮吸附水溶液中亞甲基藍機理研究第9頁2.2蔗渣吸附劑研究進展作為環(huán)境友好材料,蔗渣纖維素吸附劑有著其他合成吸附劑不可比擬長處,生物相容性好、本身具有大量鰲合基團等伴隨各國科學家研究深入,它將被越來越多地應用在環(huán)境保護領域中。蔗渣利用發(fā)展方向△通過對蔗渣纖維素吸附劑合成研究,得到愈加經濟合成辦法,減少蔗渣纖維素吸附劑成本。△通過新官能團或者同步將不一樣官能團加載到蔗渣纖維素上,使蔗渣纖維素吸附劑具有新功能或者具有多種復合功能。第10頁2.2蔗渣吸附劑研究進展Yoshitakao等研究了纖維素對Ca2+、Fe3+、Fe2+、Ce4+吸附行為、測試了溫度、時間、濃度對金屬離子吸附量影響,由此得出結論:纖維素材料與金屬離子有兩種結合方式,一種是離子結合,另一種是鰲合。20世紀60年代Shbeeon等用6價氯去氧纖維素和脂肪族二胺制取了烷基纖維素，在弱酸性溶液中金屬離子被迅速地吸附到烷基纖維素上,并且吸附量伴隨pH值地增大而增加。20世紀90年代初MengLZ等用纖維素粉末與四氯化鈦等反應,制得用有機硅樹脂改性得纖維素—氧化鈦，在水溶液中對重金屬離子具有很高吸附能力。20世紀初第11頁2.3蔗渣碳化研究最新進展（國內）廣西大學生物技術與糖業(yè)工程學院周曉微等研究了用蔗渣生產顆?；钚蕴抗に?。第一階段為炭化①發(fā)生脫水、脫酸等一次分解,但糖苷鍵不分解而殘留著。②糖苷鍵斷裂,生成酮、醇互變中間產物,再深入分解出H2O、CO、CO2,分解殘渣固體生成物進行芳香族化。③主要是脫氫反應,芳香族核間鍵大量形成,最后形成聚合芳香族平面狀分子交聯(lián)構造。通過上面三階段后蔗渣基本形成活性炭微晶構造.第二階段活化處理①水蒸汽活化,蔗渣顆?；钚蕴吭?00℃下用水蒸汽活化,約12小時即可。②CO2氣活化,蔗渣活性炭在850度下用13%CO2、87%N2混合活化,約12小時完成。第12頁3.選題意義

論文研究著眼于處理下列問題：1.伴隨人口數(shù)量幾何增加、當代工業(yè)廢水亂排亂放、都市垃圾、農村農藥噴灑等等，水體污染日益加重，嚴重威脅水生動植物和人類健康。因此研究、開發(fā)新型環(huán)境保護吸附劑對于環(huán)境中水污染治理有著積極意義。第13頁選題意義2.甘蔗渣是一種產量豐富農業(yè)副產品，是甘蔗通過壓碎和汁液提取后得到纖維狀殘渣。我目前我國蔗渣年產量約為2.2×107t左右。蔗渣一般都是被棄置或燃燒，給環(huán)境帶來了很大壓力。因此本著從環(huán)境保護和資源利用角度，以蔗渣這一固體廢物為原材料吸附水污染物，達成“變廢為寶，以廢治廢”目標，符合當今社會發(fā)展需求，具有較高經濟效益、社會效益和環(huán)境效益。3.國內外都有研究發(fā)覺用化學藥劑能有效提升豆渣、蔗渣、木屑吸附性質，但生產工藝較復雜且成本較高。蔗渣碳化能夠變化纖維原有性質，使其具有更加好吸附性能，碳化蔗渣吸附劑既具有活性炭吸附能力，又比吸附樹脂更易再生，并且穩(wěn)定性高吸附選擇性特殊，吸附劑價格遠低于吸附樹脂。第14頁4.研究內容

4.1主要研究內容4.2試驗設計4.3論文章節(jié)安排第15頁4.1主要研究內容碳化蔗渣產率：碳化溫度碳化時間碳化蔗渣吸附效果：碳化溫度吸附劑投加量吸附時間吸附質初始濃度第16頁計算辦法：

蔗渣對亞甲基藍吸附量（Q，mg/g）及亞甲基藍清除率（η，％）計算公式分別見式（1）和式（2）。

（1）

式中，ρ0為亞甲基藍初始質量濃度，mg/L；ρe為吸附劑達成平衡后，溶液中剩下亞甲基藍質量濃度，mg/L；V為溶液體積，L；m為蔗渣質量，g。（2）第17頁4.2試驗設計

碳化蔗渣吸附劑制備

研究制備碳化蔗渣：吸附效率高節(jié)能、環(huán)境保護經濟單原因試驗研究碳化溫度與亞甲基藍吸附效果吸附時間與亞甲基藍吸附效果吸附劑量對亞甲基藍吸附影響亞甲基藍初始濃度對吸附效果影響第18頁4.3論文章節(jié)安排第一部分理論研究１緒論1.1吸附劑研究概況1.1.1活性炭1.1.2吸附樹脂1.1.3改性淀粉類吸附劑1.1.4改性纖維素類吸附劑1.2蔗渣組成及構造特點1.2.1蔗渣組成1.2.2蔗渣纖維構造特點第19頁第一部分理論研究

1.3蔗渣最新利用進展1.3.1蔗渣纖維離子交換劑1.3.2蔗渣制備吸附劑1.3.3應用蔗渣生產熱塑性材料1.3.4改性蔗渣發(fā)展趨勢1.4改性蔗渣在水處理中應用現(xiàn)狀1.4.1改性蔗渣纖維應用于重金屬廢水治理1.4.2用蔗渣生產顆?；钚蕴刻幚硭杏袡C物1.4.3兩性蔗渣應用于水處理中現(xiàn)狀1.5選題意義第20頁第二部分試驗2碳化蔗渣吸附劑制備和吸附試驗2.1試驗藥劑2.2主要儀器及設備2.3試驗辦法2.3.1直接炭化法制備蔗渣吸附劑2.3.2標準曲線繪制2.2.3計算辦法第21頁第三部分試驗成果與討論3.1碳化蔗渣吸附劑制備3.1.1碳化溫度對碳化蔗渣得率影響3.1.2碳化時間對碳化蔗渣產率影響3.2碳化溫度對亞甲基藍清除率影響3.2.1試驗操作步驟3.2.2試驗成果及其分析3.3碳化蔗渣吸附劑投加量對亞甲基藍吸附效果影響3.3.1試驗操作步驟3.3.2試驗成果及其分析3.4吸附時間對亞甲基藍清除率影響3.4.1試驗操作步驟3.4.2試驗成果及其分析3.5亞甲基藍初始濃度對清除率影響3.5.1試驗操作步驟3.5.2試驗成果及其分析第22頁5.預期成果

用直接碳化法制備蔗渣吸附劑，通過試驗研究，得出最佳碳化溫度及碳化時間碳化溫度、吸附時間、吸附劑投加量、吸附質初始濃度對碳化蔗渣吸附劑吸附效果影響關系研究出最有條件下碳化蔗渣使之對污染物吸附程度達成更高，對污染物吸附程度更徹底第23頁6.創(chuàng)新點、難點創(chuàng)新點：1.蔗