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除氟活性氧化铝改性及再生过程研究

作　者: 党丹
导　师: 丁文明
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 活性氧化铝改性除氟再生
分类号: O614.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

氟元素是人体维持正常生理机能必需的微量元素,摄入适量的氟元素对于人体骨骼和牙齿的形成有促进作用,但是氟元素摄入过量则会严重影响人们的身体健康。因此,研究出既经济又有效的除氟方法具有重大意义。通过比较目前常用的除氟方法,发现活性氧化铝除氟吸附法是一种有效且应用较成熟的方法,但活性氧化铝的吸附容量较低。本文就活性氧化铝的改性及其除氟性能进行了研究,并探讨了改性吸附剂的再生方法。本文采用三种盐溶液(分别是Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3、FeCl3溶液)浸泡的方法对粒径为1-2 mm的活性氧化铝颗粒进行改性,考察了盐溶液浓度和改性时间对改性吸附剂除氟容量的影响。结果表明,改性盐溶液浓度和改性时间对改性后的活性氧化铝的除氟效果都有明显的影响,三种改性吸附剂的最佳改性时间均为3-6 h, A12(SO4)3、Fe2(SO4)3、FeCl3溶液的最佳改性浓度分别为：2.5%、3.0%、3.5%。对改性吸附剂的除氟效果进行评价时发现,活性氧化铝经改性后其静态除氟容量提高了4.0-7.0倍,动态除氟的穿透体积倍数提高了1.5-2.0倍；在考察三种改性吸附剂的金属离子溶出情况时发现,活性氧化铝经过Al2(SO4)3和FeCl3溶液改性后动态出水均有严重的金属离子溶出问题,而Fe2(SO4)3改性吸附剂既有良好的除氟效果又没有金属离子溶出问题,在三种改性吸附剂中具有明显的优势。为了进一步考察Fe2(SO4)3改性活性氧化铝的除氟性能,进行了静态和动态试验评价。静态试验结果表明,溶液的初始氟浓度、共存离子、氟溶液的pH值等因素,都会对Fe2(SO4)3改性活性氧化铝的除氟效果产生不同程度的影响,连续试验中,调节进水pH值能大大提高除氟效果,进水pH值在5.5时,穿透过流体积倍数达到1413倍。对于饱和改性活性氧化铝的再生,本文采用NaOH溶液作为解吸液、Fe2(SO4)3溶液作为活化液对其进行再生条件研究,分别考察了解吸液浓度、解吸时间以及再生循环次数对再生后除氟效果的影响。结果表明,最佳再生方案是：1.0% NaOH溶液解吸6 h-3.0% Fe2(SO4)3溶液活化6 h,连续运行9个循环后,其平均穿透过流体积倍数没有下降,再生效果良好。Fe2(SO4)3改性活性氧化铝在本文中的除氟效果评价中表现出优良的吸附性能,具有良好的应用前景。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-15
第一章绪论  15-27
  1.1 氟化物性质及高氟水危害  15-19
    1.1.1 氟化物性质  15
    1.1.2 氟的来源  15
    1.1.3 高氟水危害  15-17
    1.1.4 氟中毒地区的分布情况  17-18
    1.1.5 饮用水除氟的意义  18-19
  1.2 除氟技术综述  19-25
    1.2.1 沉淀法  19-20
    1.2.2 离子交换法  20
    1.2.3 膜技术  20-22
    1.2.4 吸附技术  22-25
  1.3 论文的研究背景及内容  25-27
    1.3.1 研究背景  25
    1.3.2 研究内容  25-27
第二章活性氧化铝改性条件优化  27-41
  2.1 试验材料  27-29
    2.1.1 试验仪器  27
    2.1.2 试验药品  27-28
    2.1.3 溶液配制  28-29
  2.2 试验方法  29-32
    2.2.1 改性吸附剂材料的制备  29-30
    2.2.2 吸附剂吸附量的计算  30-31
    2.2.4 静态吸附试验  31
    2.2.5 动态吸附试验  31-32
  2.3 分析方法  32-33
    2.3.1 氟离子的测定  32-33
    2.3.2 溶液中其他离子的测定  33
  2.4 结果与讨论  33-39
    2.4.1 三种MGAA静态试验除氟效果比较  33-36
    2.4.2 三种优化MGAA动态试验除氟效果比较  36-37
    2.4.3 三种优化MGAA动态试验出水金属离子溶出情况  37-39
  2.5 小结  39-41
第三章 Fe_2(SO_4)_3-MGAA除氟性能评价  41-63
  3.1 试验材料  41
  3.2 试验方法  41-42
    3.2.1 Fe_2(SO_4)_3-MGAA的制备  41-42
    3.2.2 静态吸附试验  42
    3.2.3 动态吸附试验  42
  3.3 结果与讨论  42-61
    3.3.1 Fe_2(SO_4)_3-MGAA除氟吸附平衡  42-50
    3.3.2 Fe_2(SO_4)_3-MGAA除氟吸附动力学  50-55
    3.3.3 pH值对Fe_2(SO_4)_3-MGAA除氟吸附量的影响  55-56
    3.3.4 共存离子对Fe_2(SO_4)_3-MGAA除氟吸附量的影响  56-58
    3.3.5 未调进水pH值的动态试验结果  58-59
    3.3.6 不同进水pH值的动态试验结果  59-61
  3.4 小结  61-63
第四章 Fe_2(SO_4)_3-MGAA解吸-再生过程研究  63-75
  4.1 试验材料  63
  4.2 试验方法  63-67
    4.2.1 饱和改性吸附剂材料的制备  63-65
    4.2.2 解吸率的计算  65
    4.2.3 静态试验  65-66
    4.2.4 动态试验  66-67
  4.3 分析方法  67
  4.4 结果与讨论  67-73
    4.4.1 静态再生试验结果  68-69
    4.4.2 动态再生试验结果  69-73
  4.5 小结  73-75
第五章结论  75-77
参考文献  77-81
致谢  81-83
研究成果及发表的学术论文  83-85
作者简介及导师简介  85

除氟活性氧化铝改性及再生过程研究

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