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固定化活性氧化镧化学除磷及其真空再生研究

作　者: 詹凤平
导　师: 江映翔
学　校: 昆明理工大学
专　业: 环境科学
关键词: 氧化镧除磷剂固定化再生循环利用回收利用
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 65次
引　用: 2次
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内容摘要

磷是水体富营养化的重要控制性因子之一。论文从如何降低污水除磷成本、再生循环利用高效除磷剂、回收水体中磷的角度着手,利用电解实现镧的固定,运用真空原理,实现氧化镧的再生和磷的回收。镧的电解固定化实验选用电流强度、电解时间、电解温度、电解液pH值、电解液浓度五因素进行了单因子实验和正交实验,正交实验选用L₁₆（4⁵）正交表进行试验。实验得出:镧电解固定化的最佳反应条件为pH值为3.0,电流强度为23mA,时间为40min,电解液浓度为1mol/L,温度为57℃,pH和电解电流为影响镀层的主要因素。氧化镧对磷的最大化学吸收量实验通过改变吸收液中CO₃^2-浓度和OH^-浓度,来研究不同CO₃^2-浓度和OH^-浓度对氧化镧化学吸收磷的影响,并以无杂质离子影响的磷酸溶液做参比实验。氧化镧对磷的最大化学吸收量为:在没有其他离子干扰的情况下,单位质量氧化镧对磷的最大化学吸收量为198mg磷/g氧化镧;在不同CO₃^2-浓度的干扰下,当CO₃^2-浓度与磷浓度之比大于10时,化学吸收量从195 mg磷/g氧化镧降低到70 mg磷/g氧化镧;在不同OH^-浓度的干扰下,当OH^-浓度与磷浓度之比大于5时,pH值为10-14,氧化镧对磷的化学吸收量有影响,化学吸收量从192mg磷/g氧化镧降低到38mg磷/g氧化镧。氧化镧再生、磷回收实验在真空炉中完成,实验条件为温度:1800度;压力:1千帕:反应时间:10小时。实验证明特定条件下真空蒸馏后的氧化镧固定载体,能够得到再生,氧化镧电极吸收的磷能够得到回收。氧化镧的再生率约为35.9%,再生后的氧化镧化学吸磷量为57.9mg磷/g氧化镧,磷回收率为42.4%,回收量为68.2mg磷/g氧化镧。另外,本文论证了1000t镧除磷剂生产规模的固定化活性氧化镧化学吸收除磷技术的技术经济可行性。得出:通过氧化镧的再生重复利用和磷的回收利用,大大降低了含磷污水的处理成本,含磷0.5mg/L的污水处理成本费仅为0.072元/十吨,比其他除磷方法除磷费用降低了十几倍。另外回收的氧化镧可创造0.5万元的年利润,回收的磷可创造164.9万元的年利润。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-13
第一章绪论  13-29
  1.1 研究的目的和意义  13-15
  1.2 水体富营养化及污染现状  15-16
  1.3 除磷方法的发展及机理及应用  16-18
    1.3.1 化学沉淀除磷法发展及机理  16-17
    1.3.2 生物除磷法发展及机理  17-18
    1.3.3 化学除磷的新进展  18
  1.4 一般的除磷方法的应用  18-24
    1.4.1 化学沉淀法除磷  18-19
    1.4.2 生物法除磷  19-23
    1.4.3 一般的污水除磷方法的局限性  23-24
  1.5 除磷新方法——固定化活性氧化镧化学吸收除磷及其真空再生技术可行性  24-29
    1.5.1 固定化活性氧化镧化学吸收除磷及其真空再生原理  24-25
    1.5.2 固定化活性氧化镧化学吸收除磷及其真空再生法的技术可行性  25-27
    1.5.3 固定化活性氧化镧化学吸收法除磷的优势  27
    1.5.4 固定化活性氧化镧化学吸收法除磷的研究方向  27-29
第二章真空可再生性固定化活性氧化镧的化学除磷技术的研究背景和前期实验  29-35
  2.1 研究背景  29-31
    2.1.1 镧除磷剂简介  29
    2.1.2 镧除磷剂——Phoslock除磷机理  29-30
    2.1.3 镧除磷剂——Phoslock除磷实际应用实例  30-31
  2.2 前期实验  31-33
    2.2.1 实验方法  31-33
    2.2.2 实验结论  33
  2.3 后续实验方向  33-35
第三章实验条件与内容  35-41
  3.1 实验条件  35-36
    3.1.1 实验材料  35
    3.1.2 实验仪器、设备  35-36
  3.2 标准曲线的制定  36-38
    3.2.1 溶液制备  36-37
    3.2.2 标准曲线的绘制  37
    3.2.3 水样测定与计算  37-38
    3.2.4 注意事项  38
  3.3 实验内容  38-41
    3.3.1 镧的固定  38-39
    3.3.2 CO_3~(2-)、OH~-与PO_4~(3-)对镧离子的竞争吸收  39
    3.3.3 氧化镧的再生和五氧化二磷的回收  39-41
第四章单因素实验条件对镀层除磷率的影响研究  41-46
  4.1 不同电流强度条件下镀层除磷率的变化情况  41-42
  4.2 不同电解时间条件下镀层除磷率的变化情况  42
  4.3 不同温度条件下镀层除磷率的变化情况  42-43
  4.4 不同PH值条件下镀层除磷率的变化情况  43-44
  4.5 不同电解液浓度条件下镀层除磷率的变化情况  44
  4.6 本章小结  44-46
第五章镀层除磷率的正交实验研究  46-52
  5.1 实验方法  46-48
    5.1.1 实验的因子、水平与考核指标的确定  46
    5.1.2 水平表和正交表的选择  46-47
    5.1.3 正交实验结果的直观分析  47-48
  5.2 因子和水平与平均值k之间的关系  48-50
  5.3 最优实验方案  50-51
  5.4 本章小结  51-52
第六章 CO_3~(2-)、OH~-影响下镧对PO_4~(3-)的吸收研究  52-59
  6.1 镧对PO_4~(3-)的吸收  52-55
  6.2 不同CO_3~(2-)浓度对镧吸收PO_4~(3-)的影响  55-56
  6.3 不同OH~-浓度对镧吸收PO_4~(3-)的影响  56-57
  6.4 本章小结  57-59
第七章氧化镧的再生和五氧化二磷的回收利用  59-64
  7.1 真空蒸馏技术再生氧化镧和回收五氧化二磷的原理  59-60
    7.1.1 蒸馏概念及提取方法的确定  59
    7.1.2 蒸馏的分类及采用的蒸馏类型确定  59-60
    7.1.3 再生氧化镧和回收五氧化二磷的原理  60
  7.2 实验条件  60-61
  7.3 实验结果分析  61-63
  7.4 本章小结  63-64
第八章固定化氧化镧化学吸收除磷技术应用前景展望及技术经济分析  64-72
  8.1 固定化氧化镧化学吸收除磷技术的应用或产业化前景  64
  8.2 固定化氧化镧化学吸收除磷技术应用市场分析  64-65
  8.3 技术分析  65
  8.4 经济分析  65-70
    8.4.1 编制依据  65-66
    8.4.2 施工所用材料基本价格的确定  66
    8.4.3 各单体设备概算  66-67
    8.4.4 项目建设费用汇总  67-69
    8.4.5 运行费用  69-70
  8.5 经济损益分析  70-71
  8.6 本章小结  71-72
第九章结论  72-74
  9.1 镧的电解固定化  72
    9.1.1 单因子实验  72
    9.1.2 正交实验  72
  9.2 氧化镧对磷的化学吸收量  72-73
  9.3 氧化镧的再生和磷的回收  73
  9.4 其他  73-74
第十章建议  74-75
参考文献  75-79
致谢  79-80
攻读学位期间发表论文情况  80

固定化活性氧化镧化学除磷及其真空再生研究

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