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毕业论文 高分子材料释碳机制及反硝化供碳性能研究_工学论文_亿佰论文网

  • 简介:毕业论文-高分子材料释碳机制及反硝化供碳性能研究,共101页,43146字,摘要,地下水硝酸盐污染已成为世界范畴内复要的环境问题,引起了各国广泛关,注。针对地下水原位生物反硝化治理技术中面临缺乏合适的碳源材料,限制了,反硝化过程
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适用专业:环境工程
适用年级:大学
论文编号:202323

论文简介:

毕业论文-高分子材料释碳机制及反硝化供碳性能研究,共101页,43146字
摘要
地下水硝酸盐污染已成为世界范畴内复要的环境问题,引起了各国广泛关
注。针对地下水原位生物反硝化治理技术中面临缺乏合适的碳源材料,限制了
反硝化过程的情况,本研究从可控碳源材料制备、结构分析和性能测试出发,
对材料加工工艺进行改进,并对其物化性能、释碳机制及反硝化供碳性能进行
分析,以判定其作为反硝化碳源的适宜性。
可控碳源材料以聚乙烯醇(PVA)为骨架,摘用共混技术制备成型。通过对
制备过程中的原料、添加剂和成型方法三方面进行改进,制备出 PVAS、GPVAS、
GEPVAS、GCPVAS 和 GPVAC 五大类材料。
电镜扫描、拉曼光谱、比表面积及含水率测定结果表明,材料中淀粉(纤维
素)与 PVA 存在分子间相互作用,并与水分子缔合构成均相体系;材料表面形
态与性质受组分影响。静态碳释放研究表明材料释碳机制为扩散和凝胶层溶蚀
协同作用,释碳过程满足二级动力学公式,即。材料的组成、配比、
添加剂等均能影响释碳性能。纤维素材料 Cm 和 K 值均高于淀粉材料;40%淀粉
材料的 Cm 和 K 值均最低。淀粉酶增加材料 Cm 值,降低 K 值;CaCO3 降低材料
的 Cm 和 K 值。因此,可通过改变材料组分实现释碳的可控性。
材料具有较高的可生化性,BOD5/COD 高达 0.55,具备作为反硝化碳源的
能力,可被微生物有效利用,实现硝酸盐的降解。试验期间,NO3--N 浓度从
45.36mg/L 降低至 7.15mg/L,降解效率高达 84.2%;反硝化过程符合零级反应动
力学公式。
关键词:地下水,反硝化,碳源材料,释碳机制


Abstract
Widespread pollution of groundwater by nitrate has become an important
environmental problem, and has drawn wide attention in many parts of the world. As
lack of carbon source materials limits denitrification process in in-situ treatment of
groundwater, research on producing, structure analyzing and capability testing has
been carried out. The producing technics had been improved, while analysis on
physical and chemical performances, carbon releasing mechanism, and denitrification
capability had been taken up to judge the applicability for in-situ denitrification of
produced materials.
With Poly Vinyl Alcohol (PVA) as the framework, five kinds of controllable
carbon source materials have been produced, which were called PVAS, GPVAS,
GEPVAS, GCPVAS and GPVAC, through improving the raw materials, additive and
molding methods.
Results of SEM, Raman Spectrum, Ratio Surface Area and Water Percentage
showed that mutual molecular actions existed between starch (cellulose) and PVA,
which would combine with water molecule and form homogeneous phase. The
composition would affect the surface topography and structure. Through static
releasing test, the mechanism was synergistic actions of diffusion and corrosion of gel
layer, and the process followed the law of second order kinetics, which is the
C C m t
releasing capability. Cm and K of GPVAC were higher than GPVAS, among which Cm
and K of GPVAS-40 are both the lowest. Amylase would increase Cm and decrease K
while CaCO3 would decrease both Cm and K. The value and velocity of carbon release
could be controlled by change of materials composition.
The BOD5/COD can be up to 0.55, which meant the materials were easy to
utilize by microorganism for nitrate degradation. During the experiments, NO3--N
fell to 7.15mg/L from 45.36mg/L, and the efficiency of degradation was up to 84.2%.
The denitrification process followed the law of first order kinetics.
Key Words: groundwater, denitrification, carbon source material;
carbon releasing mechanism


目录
目录 .III
第一章 绪论 .......... 1
1.1 选题背景和意义 1
1.2 国内外研究现状与发展趋势... 5
1.2.1 地下水脱氮技术研究现状....... 5
1.2.2 生物反硝化碳源材料的研究现状与挑选... 12
1.3 研究内容和技术路线 . 16
1.3.1 研究内容 .......... 16
1.3.2 技术路线 .......... 17
第二章 高分子碳源材料制备方法 ..... 19
2.1 材料制备工艺综述 ...... 21
2.2 PVAS 制备工艺. 22
2.3 GPVAS 制备工艺 ......... 24
2.4 GEPVAS 制备工艺 ...... 25
2.5 GCPVAS 制备工艺 ...... 27
2.6 GPVAC 制备工艺 ........ 28
2.7 小结 ........ 29
第三章 高分子碳源材料物化性能研究......... 30
3.1 表面性质 .......... 30
3.1.1 扫描电镜 .......... 30
3.1.2 比表面积 .......... 36
3.2 内部结构 .......... 37
3.2.1 拉曼光谱 .......... 37
3.2.2 含水率 ... 39
3.3 小结 ....... 43
第四章 高分子碳源材料释碳机制研究......... 45
4.1 材料释碳动力学研究 . 45
4.1.1 PVAS 系列材料释碳动力学 ... 45
4.1.2 GPVAS 系列材料释碳动力学 47
4.1.3 GPVAC 系列材料释碳动力学 48
4.2 凝胶材料释碳性能影响因素.. 49
4.2.1 释碳物质 .......... 50
4.2.2 材料配比 .......... 52
4.2.3 酶活力 ... 53
4.2.4 CaCO3 含量 ....... 55
4.3 材料释碳机理研究 ..... 56
4.4 小结 ....... 57
第五章 高分子材料反硝化供碳性能研究..... 59
5.1 实验方案 .......... 59
5.1.1 反硝化菌培养 .. 59
5.1.2 实验设计 .......... 59
5.2 降解效率 .......... 60
5.3 反硝化动力学 .. 61
5.4 可生化性 .......... 62
5.5 小结 ....... 63
第六章 结论和建议 ....... 64
6.1 结论 ....... 64
6.2 建议 ....... 65
参考文献 ... 66


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