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废水中氨态氮的脱除研究

作　者: 彭涛
导　师: 高建峰
学　校: 中北大学
专　业: 无机化学
关键词: 催化氧化分子筛模拟构型氨氮废水吸附微波
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

水中的氨态氮是一种有害物质，在微生物作用下转变为硝态氮和亚硝态氮，对人体有毒害作用；消耗水体的溶解氧，造成水中富营养化、鱼类大量死亡等。本课题首先利用理论计算得到氧化物可能用来脱除水中氨氮并进行实验验证，说明其可行性。探索吸附法和负载分子筛的方法对理论计算的方法进行改善，然后改变条件，研究微波下不同氧化物的的脱除效果。实验在常温常压微波下进行，在催化剂的作用下，使污水中的有机物、氨等分别氧化成CO₂、H₂O及N₂等无害物质，达到净化的目的。利用理论计算得出几种氧化物活性从大到小为MgO，NiO>Cu₂O，MoO₃>Ag₂O，Al₂O₃。随后制备出了NiO，MgO，Cu₂O，MoO₃等催化剂对上述催化剂的活性进行验证，验证实验的催化活性为Bi₂O₂> MgO>NiO>MoO₃>CuO>Cu₂O>MnO₃、Ag₂O，与理论结果基本相符，说明其活性与理论计算有一定的相关性，但是这几种的效率都比较低。然后用吸附法分别测定了活性炭对氨的吸附率为9.8%；氧化铝对氨的吸附率为4.6%；普通沸石对氨的吸附率为26.9%。人造沸石对氨的吸附达到了83.1%，说明人造沸石的吸附效果比较好。而在人造沸石上负载氧化物催化剂，氧化铋—人造沸石催化剂对氨的吸附率达到了87.4%。比人造沸石的吸附率要高，但是这种方法时间太长。为了减少时间改变条件选择微波下进行，通过实验研究了催化剂种类、敏化剂、微波加热时间、溶液pH对氨氮去除效果的影响。结果表明，溶液pH值为10，同时添加氧化剂过氧化氢、催化剂氧化铜、敏化剂沸石、活性炭后氨氮脱除效果最佳，微波功率为750W下，辐射时间10min，氨氮去除率接近95％。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
1 引言  10-23
  1.1 废水中氨氮的来源  10
  1.2 废水中氨氮的危害  10-11
  1.3 废水中氨氮的脱除方法  11-22
    1.3.1 物理法去除废水中的氨氮  12-16
    1.3.2 化学法去除废水中的氨氮  16-20
    1.3.3 生物法去除废水中的氨氮  20-22
  1.4 总结  22-23
2 理论计算研究催化剂活性的影响  23-34
  2.1 计算结果分析  23-31
    2.1.1 NiO 催化剂表面的理论分析  23-24
    2.1.2 Cu_2O 催化剂表面的理论分析  24-26
    2.1.3 MoO_3催化剂表面的理论分析  26-27
    2.1.4 Ag_2O 催化剂表面的理论分析  27-28
    2.1.5 MgO 催化剂表面的理论分析  28-29
    2.1.6 Al_2O_3催化剂表面的理论分析  29-30
    2.1.7 Al_2O_3催化剂表面的氢键理论分析  30-31
  2.2 结果分析  31-33
    2.2.1 各催化剂的稳定性的比较  31
    2.2.2 几何对应原则  31-32
    2.2.3 能量对应原则  32-33
  2.3 总结  33-34
3 氧化物催化剂脱除水中氨氮的研究  34-47
  3.1 实验药品及仪器  34
  3.2 实验步骤  34-36
    3.2.1 分析测定方法  34
    3.2.2 催化剂的选择  34-36
  3.3 结果与分析  36-42
    3.3.1 绘制含氨溶液的标准曲线  36
    3.3.2 MgO 的处理效果  36-38
    3.3.3 MoO_3的处理效果  38-39
    3.3.4 NiO 的处理效果  39-40
    3.3.5 Cu_2O 的处理效果  40-42
    3.3.6 Ag_2O 的处理效果  42
  3.4 制备催化剂  42-43
  3.5 CuO、Bi_2O_3、MnO_3的处理效果及影响因素  43-46
    3.5.1 CuO、Bi_2O_3、MnO_3的处理效果  43-44
    3.5.2 溶液 pH 值与催化剂对氨催化氧化效果的影响  44-46
  3.6 结论  46-47
4 吸附脱除氨氮的研究  47-54
  4.1 实验药品及仪器  47-48
  4.2 实验步骤  48-51
    4.2.1 吸附剂的处理  48
    4.2.2 吸附法处理含氨废水  48-51
  4.3 改变温度载体对氨吸附效果的研究  51-53
  4.4 结论  53-54
5 分子筛负载催化剂的研究  54-57
  5.1 实验药品及仪器  54
  5.2 人造沸石负载催化剂的制备  54-55
  5.3 结果分析  55-56
  5.4 总结  56-57
6 微波对废水中氨氮脱除效果  57-66
  6.1 药品和仪器  57
  6.2 实验步骤  57-61
    6.2.1 模拟废水配制  57
    6.2.2 微波对废水中氨氮脱除效果  57-58
    6.2.3 不同氧化物存在下，微波对废水中氨氮的脱除效果  58-59
    6.2.4 不同氧化物和过氧化氢存在下，微波对废水中氨氮的脱除效果  59-61
  6.3 结果与讨论  61-64
    6.3.1 时间对废水中氨氮脱除的影响  61
    6.3.2 pH 对废水中氨氮脱除的影响  61-62
    6.3.3 不同时间不同添加剂下微波对氨氮脱除的影响  62-63
    6.3.4 不同过氧化氢添加量，微波对废水中氨氮脱除效果  63
    6.3.5 不同 pH 不同添加剂下微波对氨氮废水的影响  63-64
  6.4 结论  64-66
总结  66-67
参考文献  67-72
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果  72-73
致谢  73-74

废水中氨态氮的脱除研究

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