1、毕业论文开题报告 环境科学 填埋污泥及其灰分对废水中苯酚吸附性能差异的研究 一、选题的背景和意义 随着我国工业的迅速发展和人口的不断增加，相应产生的工业废水和生活污水的排放量日益增多，城市污水处理率逐年提高，污水处理厂的污泥产量也急剧增加，所以，如何将污泥进行安全处理，使其减量化、无害化、资源化引起社会的关注，也成为水处理行业的焦点之一。污泥是城市发展的产物，却亦为 “ 城市环境新隐患 ” ，其处理处置是区域生态平衡的重要环节，如大量未经处理的污泥任意堆放和排放，不进行适当处理及合理有效地再利用，不仅对环境造成新的 污染，还危害人民的健康，阻碍城市的进一步发展 1。 酚类化合物 (苯酚及其衍生
2、物 )主要来源于煤化工、石油化工、制药厂、苯酚生产及酚醛树脂生产厂等 ,。是一种原生质高毒物质 ,对一切生物个体都有毒害作用 ,可通过皮肤、粘膜、口腔进入生物体内 ,与细胞原浆中的蛋白质接触后形成不溶性蛋白质而使失去活性 ,尤其对神经系统有较大的亲和力 ,使神经系统发生病变 2。酚是工业废水中常见的高毒性、难降解有机物 ,不但危害人体健康安全 ,而且严重破坏自然生态平衡 ,造成严重的环境污染。因此 ,含酚废水的防治引起世界各国的普遍重视 ,包括中国在内 的许多国家已经将其列入重点控制的污染物名单之中 3。 目前 ,含酚废水处理方法主要分为物理法、化学法、生化法以及电化学法。物理法包括萃取法、吸
3、附法、精馏法、盐析法、超声降解法、离子交换法等 ;化学法有化学氧化法、湿式空气氧化法、超临界氧化法、缩聚法、焚烧法、催化氧化法以及光催化氧化法等 ;生物法有活性污泥法、生物膜法、流化床法、接触氧化法、厌氧法等 ;电化学法包括电氧化法、闪电解法、湿式电氧化法、电凝聚气浮法以及三维电极电化学法等。各种方法都有自己的优点和局限性 ,其中 ,物化法和生物法在工业上的应用较为成功 ,有很高的处理效果 4。 吸附是化学污染物在生态系统中的一种常见的反应过程，主要是指化学污染物在气-固或液 -固两相生态介质中，在固相中浓度升高的过程。研究重金属的吸附行为对预测重金属的环境效应具有一定的指导意义。解吸是吸附的
4、反过程，它将直接影响重金属在生态环境中的形态转化，制约这些元素在环境中的迁移和归趋。这些过程常受 pH、 Eh1 和吸附载体的影响，研究解吸有利于了解重金属的吸附机理及其控制措施。研究污泥对铜、锌的吸附和解吸特性，对寻求有效地控制重金属的环境行为的对策措施具有重要意义。 污泥是污水处理厂需要处 理的主要废物之一，其产生量大，成份复杂，处理处置需要耗费大量的资金。通常根据污泥的性质选择一定的处理处置方法。污泥由好氧颗粒物、污水和废水中的泥沙、纤维和动植物残体等固体废弃物及吸附的细菌、重金属等物质 5。根据污泥从污水中分离出来的先后顺序，污泥可分为：初沉淀污泥、二沉淀污泥和消化池污泥 6。 近年来
5、，有关开发利用低廉的工农业固体废弃物如污泥 7、飞灰 8、稻壳 9等作为吸附材料的研究成为研究热点。若将污泥随意处理，其中所含的有毒物质对生态环境会造成很大的危害 10-11。常有的污泥处置方法有 农用、焚烧、低温热解、高温堆肥、制造建材、环保材料、填埋、投海等 12，亦有研究利用污泥制备吸附剂去除废水中的苯酚 13与结晶紫 14等。 本研究选用污水处理厂的脱水污泥作为吸附剂，就脱水污泥对 苯酚的吸附特性进行研究， 从而为污水处理厂脱水污泥的资源化利用及废水中 苯酚 的经济、有效去除提供有效依据。 二、研究目标与主要内容 （含论文提纲） 1、研究目标 通过对污水处理厂污泥 及其灰分对废水中苯酚
6、的的吸附性能差异的研究，从而为污水处理厂脱水污泥的资源化利用及废水中苯酚的经济有效的去除提供理论依据。 2、主要内容 (1) 污泥及其灰分质量浓度、吸附动力学、污泥及其灰分对苯酚的等温吸附等 论文提纲： 1 引言 2 材料与方法 2.1 供试材料 2.2 研究方法 2.2.1 污泥性质的基本测定 2.2.2 质量浓度影响实验 2.2.3 等温平衡吸附实验 2 2.2.4 吸附动力学实验 2.2.5 pH 影响吸附实验 2.2.6 计算方法 2.3 数据处理方法 3 结果与讨论 3.1 污泥及其灰分质量浓度对苯酚的吸附影响特性 3.2 污泥及其灰分对苯酚的等温吸附特性 3.3 污泥及其灰分对苯酚
7、的吸附动力学行为 3.4pH 在污泥及其灰 分对苯酚吸附中的影响 4 结论 5 参考文献 三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等 研究的基本内容及拟解决的主要问题： 1 通过等温平衡实验，探究填埋污泥及其灰分对苯酚的等温吸附 2 通过吸附动力学实验，探究填埋污泥及其灰分对苯酚吸附的动力学方程 3 通过不同影响因素吸附实验，研究吸附时间、温度、 pH 值等主要影响因素对吸附性能的影响。 研究方法及措施 ： 实验仪器及药品：苯酚，填埋污泥，固化污泥。紫外分光光度计， PH计，恒温振荡器。 分析方法：在紫外分 光光度计上于苯酚的最大吸收波长处测定溶液的吸光度，用标准曲线法计算苯酚质量浓
8、度和吸附量。 实验方案： 3.1 苯酚标准储备液 :称取 1.00g 无色苯酚溶于水中，移入 l000mL 容量瓶中，稀释至标线，浓度为 1000mg/L。 最大吸收波长： 268nm 3.2 苯酚标准曲线的绘制 在 6 支 50mL 容量瓶中分别加入 0.25、 0.5、 1.00、 1.25、 2.00、 5.00ml 浓度为 l000mg/L的苯酚标准液，用水稀释至刻度。在 268nm波长处，以蒸馏水为参比，用 2cm比色皿，测量吸光度，记录数 据。 3 3.3 苯酚吸附量和去除率的测定 采用紫外分光光度法测定吸附后的水溶液中的苯酚残留量，并据此计算粉苯酚的吸附量和去除率。按下面的公式计
9、算苯酚的吸附量 Q(mg/g)和去除率 R(%) Q=V(C0 一 C)/(1000M) R=100(C0 一 C)/C0 其中 : V -水样的体积 (ml);M 污泥的用量 (g)， C0、 C 吸附前后苯酚的浓度 (mg/L)。 3.4 质量浓度影响实验 分别按 0 g/L,0.5 g/L,1.0 g/L,2.0 g/L,4.0 g/L,8.0 g/L,10.0 g/L,20.0g/L 称取污泥风干样品置于 50ml/L 聚丙烯离心管中，再分别加入 25ml 质量浓度为 100mg/L 的苯酚溶液，分别放入 20恒温振荡器中振荡 8h，苯酚吸附到达平衡后，去除溶液在4000rpm 下离心
10、 2min，中速定量滤纸过滤，用紫外分光光度计测吸光度，并记录。以上试验均重复 3 次。 3.5 等温平衡吸附实验 称取污泥风干样品 0.1g，加入 50ml 聚丙烯离心管中，再分别加入 25ml 质量浓度为0.25mg/L,50mg/L,100mg/L,150mg/L,200mg/L,250mg/L,300mg/L 的苯酚溶液，分别放入25恒温振荡器中振荡 8h，苯酚吸附到达平衡后，取出溶液在 4000rpm 下离心 2min，中速定量滤纸过滤，用紫外分光光度计测吸光度，并记录。以上试验均重复 3 次。 3.6 吸附动力学实验 分别称取 0.2g 污泥风干样品，加入 50ml 聚丙烯离心管中
11、，在分别加入 25ml 浓度为 100ml 的苯酚溶液，分别放入 25恒温振荡器中振荡，在不同的时间间隔（ 1min、 3min、5min、 10min、 20min、 30min、 60min、 120min， 240min， 480min）各拿出一瓶吸附液，在 4000rpm 下离心 2min，中速定量 滤纸过滤，并用紫外分光光度计测定吸光度，记录。以上试验均重复 3 次。 3.7pH 影响吸附实验 称取 0.2g 污泥风干样品，加入到 50ml 聚丙烯离心管，分别加入 pH 为 4.0， 5.0，6.0， 7.0， 8.0， 9.0， 10.0 的浓度为 100mg/L 苯酚溶液 50m
12、L，放入 25恒温振荡器中振荡 8h，苯酚吸附平衡后，去除溶液在 4000rpm 下离心 2min，中速定量滤纸过滤，用紫外分光光度计测吸光度，并记录。以上试验均重复 3 次。 四、参考文献 1陈红英 ,王红涛 .城市污水处理厂污泥的资源化利用途径 J.浙江工业大学学 报4 J.2007,35(3),337-340. 2 张锦 ,李圭白含酚废水的危害及处理方法的应用特点 J化学工程师 , 2001, 83(2): 36-37. 3 沈慧芳间甲酚臭氧氧化反应动力学研究 J化学工业与工程 , 2004, 21(3): 157-160. 4 杨群 ,宁平 ,等煤焦油在含酚废水治理上的应用 J云南化工
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16、1. 五、研究的整体方案与工作进度安排（内容、步骤、时间） 第一阶段（ 2010 年 12 月 中旬 ）：收集相关文献，制定可行的实验计划和方案； 第二阶段（ 2010 年 12 月 2010 年 1 月）：采集实验材料，制备实验样品，准备实验仪器； 5 第三阶段（ 2011 年 1 月 2011 年 2 月）：根据已拟定的实验方案进行预实验； 第四阶段（ 2011 年 2 月 2011 年 3 月）：根据预实验得到的实验结果，修改实验方案并进入正式实验； 第五阶段（ 2011 年 3 月 2011 年 4 月）：将正式实验得到的结果进行整理，并查阅文献，撰写论文。 六、研究的主要特点及创新点 污水污泥热解制备吸附剂是一种具有非常美好前景的污泥资源化利用的新途径。 利用污水处理厂脱水污泥制作吸附剂可以大大减轻日益严峻的污泥处理、处置问题，变废为宝，使制得的吸附剂可在一定程度上代替商品炭应用于城市污废水处理、工厂烟气脱硫、脱汞以及脱除有机废气等，具有很好的发展应用前景。 污泥具有良好的吸附性 ,资源丰富、价格低廉、以废治废的优点。 污泥吸附剂应用于环境污染治理中如：各种重金属废水、有机物含量高的废水、废气 ，实现 “ 以废治废 ” 具有重要的意义。
