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畢業論文 高分子材料釋碳機制及反硝化供碳性能研究

  • 簡介:畢業論文-高分子材料釋碳機制及反硝化供碳性能研究,共101頁,43146字,摘要,地下水硝酸鹽污染已成為世界范圍內重要的環境問題,引起了各國廣泛關,注。針對地下水原位生物反硝化治理技術中面臨缺乏合適的碳源材料,限制了,反硝化過程
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適用專業:環境工程
適用年級:大學
論文編號:202323

論文簡介:

畢業論文-高分子材料釋碳機制及反硝化供碳性能研究,共101頁,43146字
摘要
地下水硝酸鹽污染已成為世界范圍內重要的環境問題,引起了各國廣泛關
注。針對地下水原位生物反硝化治理技術中面臨缺乏合適的碳源材料,限制了
反硝化過程的情況,本研究從可控碳源材料制備、結構分析和性能測試出發,
對材料加工工藝進行改進,并對其物化性能、釋碳機制及反硝化供碳性能進行
分析,以判斷其作為反硝化碳源的適宜性。
可控碳源材料以聚乙烯醇(PVA)為骨架,采用共混技術制備成型。通過對
制備過程中的原料、添加劑和成型方法三方面進行改進,制備出 PVAS、GPVAS、
GEPVAS、GCPVAS 和 GPVAC 五大類材料。
電鏡掃描、拉曼光譜、比表面積及含水率測定結果表明,材料中淀粉(纖維
素)與 PVA 存在分子間相互作用,并與水分子締合構成均相體系;材料表面形
態與性質受組分影響。靜態碳釋放研究表明材料釋碳機制為擴散和凝膠層溶蝕
協同作用,釋碳過程滿足二級動力學公式,即。材料的組成、配比、
添加劑等均能影響釋碳性能。纖維素材料 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,可通過改變材料組分實現釋碳的可控性。
材料具有較高的可生化性,BOD5/COD 高達 0.55,具備作為反硝化碳源的
能力,可被微生物有效利用,實現硝酸鹽的降解。試驗期間,NO3--N 濃度從
45.36mg/L 降低至 7.15mg/L,降解效率高達 84.2%;反硝化過程符合零級反應動
力學公式。
關鍵詞:地下水,反硝化,碳源材料,釋碳機制


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


目錄
目錄 .III
第一章 緒論 .......... 1
1.1 選題背景和意義 1
1.2 國內外研究現狀與發展趨勢... 5
1.2.1 地下水脫氮技術研究現狀....... 5
1.2.2 生物反硝化碳源材料的研究現狀與選擇... 12
1.3 研究內容和技術路線 . 16
1.3.1 研究內容 .......... 16
1.3.2 技術路線 .......... 17
第二章 高分子碳源材料制備方法 ..... 19
2.1 材料制備工藝綜述 ...... 21
2.2 PVAS 制備工藝. 22
2.3 GPVAS 制備工藝 ......... 24
2.4 GEPVAS 制備工藝 ...... 25
2.5 GCPVAS 制備工藝 ...... 27
2.6 GPVAC 制備工藝 ........ 28
2.7 小結 ........ 29
第三章 高分子碳源材料物化性能研究......... 30
3.1 表面性質 .......... 30
3.1.1 掃描電鏡 .......... 30
3.1.2 比表面積 .......... 36
3.2 內部結構 .......... 37
3.2.1 拉曼光譜 .......... 37
3.2.2 含水率 ... 39
3.3 小結 ....... 43
第四章 高分子碳源材料釋碳機制研究......... 45
4.1 材料釋碳動力學研究 . 45
4.1.1 PVAS 系列材料釋碳動力學 ... 45
4.1.2 GPVAS 系列材料釋碳動力學 47
4.1.3 GPVAC 系列材料釋碳動力學 48
4.2 凝膠材料釋碳性能影響因素.. 49
4.2.1 釋碳物質 .......... 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 材料釋碳機理研究 ..... 56
4.4 小結 ....... 57
第五章 高分子材料反硝化供碳性能研究..... 59
5.1 實驗方案 .......... 59
5.1.1 反硝化菌培養 .. 59
5.1.2 實驗設計 .......... 59
5.2 降解效率 .......... 60
5.3 反硝化動力學 .. 61
5.4 可生化性 .......... 62
5.5 小結 ....... 63
第六章 結論和建議 ....... 64
6.1 結論 ....... 64
6.2 建議 ....... 65
參考文獻 ... 66


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  • 畢業論文-高分子材料釋碳機制及反硝化供碳性能研究
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