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盐卤改性赤泥去除水中磷酸盐的研究

作　者: 王琳庆
导　师: 唐艳葵
学　校: 广西大学
专　业: 环境工程
关键词: 赤泥改性盐卤除磷再生
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

赤泥(RM)作为制铝工业产生的污染性废渣,具有碱性大、产生量多的特点,对环境造成了一定的危害。赤泥中有Fe、Si、Ca, Al、Ti、Na、K等元素存在,且其具有多空隙结构,可用作廉价吸附剂。磷等营养物质过多的排入是造成水体富营养化的主要原因之一。由于水体富营养化致使水体生态环境遭受的破坏,已经严重威胁到了人类的健康以及水生生物的生存。本研究采用盐业生产的副产品盐卤对赤泥进行改性,将改性赤泥用于去除水中的磷酸盐。研究了改性剂用量、热处理温度和时间对赤泥改性的影响。利用静态吸附实验,讨论了改性赤泥(RM-BH)的投加量、接触时间、初始pH、反应温度、磷酸盐溶液的初始浓度和共存阴离子对吸附磷酸盐的影响,并对吸附机理进行初步探索。为考察吸附剂在实际中的应用,本研究还将RM-BH用于养猪场废水的脱磷处理。研究表明：(1)用海水湿分烘干的RM，使其pH在8左右,再以1/14g·mL-1的比例混合赤泥和盐卤,在450℃下焙烧2.5h制备的RM-BH除磷效果最佳,可达96%以上。(2) RM-BH对磷的去除能力受磷酸盐溶液初始浓度、RM-BH的投加量、反应温度、初始pH的影响。其中,磷酸盐溶液的初始浓度影响较大。在磷酸盐溶液初始浓度为100mg·L-1时,对P043-的吸附量达到最大值,约为12.89mg·L-1。处理25mL含磷浓度为50mg·L-1的模拟废水时,不调节pH,投加5.6g·L-1RM-BH,在65℃下反应4h时,基本达到平衡吸附,去除率高达98.81%。RM-BH对P043-的选择性高,NO3-、SO42-和C1-对RM-BH吸附磷几乎没有影响,而高浓度的C032-有一定的协同作用。(3)实验数据用Langmuir等温模型和Freundlich等温模型进行拟合,Langmuir等温吸附模型具有较好的拟合性,说明RM-BH吸附磷酸盐过程是单分子层吸附。从吸附动力学和热力学分析可知,该吸附过程较符合准二级动力学模型,且为自发吸热过程。(4) RM-BH处理氮磷含量较高的养猪场废水,其最佳投加量为9.6g.L-1,对P043-的去除率为接近95%，总磷的去除率达到86%以上,对氨氮也有一定的去除能力。结论表明,用盐卤将赤泥进行热改性,是一种方法简单、廉价易得的除磷吸附剂。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
符号说明  11-13
第一章绪论  13-29
  1.1 含磷废水的来源及其危害  13-14
    1.1.1 磷与水体富营养化  13-14
    1.1.2 水体中磷的来源及存在形式  14
  1.2 常用含磷废水处理方法  14-18
    1.2.1 化学法除磷  14-16
    1.2.2 结晶法  16
    1.2.3 生物法  16-17
    1.2.4 吸附法除磷  17-18
  1.3 吸附材料用于处理含磷废水的研究进展  18-19
  1.4 赤泥的研究进展  19-24
    1.4.1 赤泥的来源和性质  19
    1.4.2 赤泥常用的改性方法  19-20
    1.4.3 赤泥作为吸附剂的应用  20-24
      1.4.3.1 去除废水中的阳离子  20-22
      1.4.3.2 去除废水中的有机物  22
      1.4.3.3 去除废水中的阴离子  22-24
  1.5 盐卤的研究现状  24-26
    1.5.1 盐卤的性质  24-25
    1.5.2 盐卤的危害  25
    1.5.3 盐卤的综合利用  25-26
  1.6 研究的意义及创新点  26-29
    1.6.1 研究背景  26-27
    1.6.2 问题的提出  27
    1.6.3 研究意义  27-28
    1.6.4 研究目的及创新点  28-29
第二章实验方法  29-38
  2.1 实验试剂  29-30
  2.2 仪器设备  30
  2.3 实验材料  30-31
    2.3.1 赤泥来源及其性质  30-31
  2.4 分析方法  31-32
    2.4.1 赤泥改性  31
    2.4.2 模拟废水的配制  31-32
    2.4.3 吸附实验  32
  2.5 实验数据处理  32-35
    2.5.1 去除率和吸附量  32
    2.5.2 悬浮物计算  32-33
    2.5.3 解吸附  33-34
    2.5.4 标准曲线的绘制  34-35
  2.6 模型拟合  35-38
    2.6.1 吸附等温模型  35-36
    2.6.2 动力学  36-37
    2.6.3 热力学  37-38
第三章赤泥的改性  38-44
  3.1 实验方法  38-39
    3.1.1 确定改性方法  38
    3.1.2 改性剂的用量  38-39
    3.1.3 热处理温度  39
    3.1.4 热处理时间  39
  3.2 结果与讨论  39-43
    3.2.1 改性方法的确定  39-40
    3.2.2 改性剂用量对赤泥改性效果的影响  40-41
    3.2.3 热处理温度对赤泥改性效果的影响  41-42
    3.2.4 热处理时间对赤泥改性效果的影响  42-43
  3.3 小结  43-44
第四章改性赤泥去除正磷酸根离子效果的研究  44-68
  4.1 实验方法  44-46
    4.1.1 改性赤泥投加量  44
    4.1.2 接触时间  44
    4.1.3 反应温度  44
    4.1.4 初始浓度  44
    4.1.5 初始pH  44-45
    4.1.6 共存阴离子  45
    4.1.7 再生实验  45-46
      4.1.7.1 解吸溶液的选择  45
      4.1.7.2 解吸后再吸附  45-46
  4.2 结果与讨论  46-52
    4.2.1 改性赤泥投加量的影响  46
    4.2.2 接触时间的影响  46-47
    4.2.3 反应温度的影响  47-49
    4.2.4 初始浓度的影响  49
    4.2.5 初始pH的影响  49-51
    4.2.6 共存阴离子的影响  51-52
  4.3 再生实验  52-55
    4.3.1 解吸溶液的选择结果  52-54
    4.3.2 脱附再生赤泥对除磷效果的影响  54-55
  4.4 改性赤泥对水中正磷酸根的吸附模型  55-59
    4.4.1 等温吸附模型  55-57
    4.4.2 热力学分析  57-58
    4.4.3 动力学分析  58-59
  4.5 吸附剂的表征与吸附机理  59-66
    4.5.1 DSC分析  59-61
    4.5.2 SEM-EDX分析  61-64
    4.5.4 XRD分析  64-65
    4.5.5 金属离子分析  65-66
  4.6 小结  66-68
第五章改性赤泥处理猪场废水的有效性研究  68-80
  5.1 实验材料与方法  68
  5.2 实验方法  68-69
    5.2.1 最佳投加量的确定  68
    5.2.2 初始pH  68
    5.2.3 反应温度和接触时间  68-69
    5.2.4 其他指标的处理  69
  5.3 结果与讨论  69-73
    5.3.1 改性剂投加量的影响  69-70
    5.3.2 初始pH的影响  70-71
    5.3.3 反应温度和接触时间的影响  71-72
    5.3.4 猪场废水中其他各项指标的去除  72-73
  5.4 改性赤泥对猪场废水总磷及正磷酸盐的吸附模型  73-77
    5.4.1 等温吸附模型  73
    5.4.2 热力学分析  73-75
    5.4.3 动力学分析  75-77
  5.5 处理猪场废水前后吸附剂的表征  77-79
    5.5.1 处理猪场废水前后RM-BH的SEM分析  77-78
    5.5.2 处理猪场废水前后RM-BH的XRD分析  78-79
  5.6 小结  79-80
第六章结论与建议  80-83
  6.1 结论  80-82
  6.2 问题及建议  82-83
参考文献  83-93
致谢  93-94
攻读学位期间发表的学术论文  94

盐卤改性赤泥去除水中磷酸盐的研究

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