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铵离子筛在中水脱氨氮中的应用研究

作　者: 王文茜
导　师: 谭欣
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: KAD原土铵离子筛氨氮吸附洗脱
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 54次
引　用: 1次
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内容摘要

水体中的氮对生物体来说是最基本的营养物质,但是过量的氮化合物能使藻类大量繁殖,溶解氧锐减,水质严重退化。长期以来,尽管污水处理技术不断改进,对氨态氮等无机营养物质的去除效果已有大幅度提高,但是对中水中氨氮的脱除却存在运行费用高的缺点,致使中水在回用过程中受到了重重阻碍。因此,如何有效降低中水脱除氨氮的成本,已成为现代中水处理技术的一项新课题。本论文利用KAD原土改性制备高性能铵离子筛,并将铵离子筛应用于中水中铵离子的脱除进行了研究。文中对高性能铵离子筛对中水中氨氮的吸附过程、吸附动力学、吸附热力学和饱和铵离子筛的洗脱进行了详细的研究。试验结果表明,高性能铵离子筛对铵的吸附性能较好,30℃时的阳离子交换容量是50mg/g;吸附过程符合Langmuir吸附等温模型,动力学过程符合一级动力学模型;最佳洗脱条件是温度为20℃、NaOH浓度为2.5mol/L、洗脱时间控制在60min,洗脱效率可高达95%。在此试验基础上,本文通过各种表征手段对高性能铵离子筛的吸附作用机理和洗脱机理进行了探讨分析。本研究采用X射线衍射(XRD)对改性前后的KAD样品进行了表征,结果表明,改性过程改变了KAD原土的层状结构,层间距变小。本研究还用SEM对筛体的形貌做了分析,从环境扫描电镜(SEM)图片可以看出KAD的表观形貌在改性前后发生了很大的变化,原有的层状结构表面生成无规则的小颗粒片状产物,但在吸附和洗脱前后并无变化。同时本文还应用X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(IR)分别对筛体的吸附、洗脱过程结构变化、吸附和洗脱机理做了进一步的探讨研究。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
前言  7-9
第一章文献综述  9-21
  1.1 KAD 概况  10-14
    1.1.1 KAD 的组成及其结构  10-12
    1.1.2 KAD 的类型及其分布  12-13
    1.1.3 KAD 的物理化学性质及其应用  13-14
  1.2 中水应用的现状  14-17
    1.2.1 中水  14-15
    1.2.2 中水脱氨氮的两种处理工艺  15-16
    1.2.3 中水回用经济性分析  16
    1.2.4 中水回用的重要意义  16-17
  1.3 吸附技术基础  17-19
    1.3.1 吸附原理  17-18
    1.3.2 吸附剂  18
    1.3.3 吸附相平衡研究方法  18-19
  1.4 选题及课题研究的意义和内容  19-21
    1.4.1 KAD 改性产物用于中水脱铵研究的意义  19
    1.4.2 本课题研究的出发点  19-20
    1.4.3 本课题研究的主要内容  20-21
第二章实验部分  21-32
  2.1 仪器与药品  21-22
    2.1.1 本研究中涉及的试验主要仪器  21
    2.1.2 本研究中涉及的试剂药品  21-22
  2.2 KAD 的改性  22-23
    2.2.1 KAD 原料  22
    2.2.2 KAD 的改性  22-23
  2.3 吸附性能研究  23-26
    2.3.1 吸附等温模型的建立  23-25
    2.3.2 吸附动力学模型的建立  25
    2.3.3 反应速率常数及活化能计算方法  25-26
    2.3.4 扩散对吸附动力学的影响  26
    2.3.5 吸附过程的热力学研究  26
  2.4 洗脱性能研究  26-27
  2.5 铵离子的测定  27-29
  2.6 材料表征评价  29-32
    2.6.1 X－射线粉末衍射分析  29-30
    2.6.2 环境扫描电镜  30-31
    2.6.3 X 射线光电子能谱  31
    2.6.4 红外光谱仪分析  31-32
第三章试验结果与讨论  32-48
  3.1 铵离子筛对中水溶液中氨氮的吸附  32-43
    3.1.1 中水pH 值对吸附特性的影响  32-33
    3.1.2 温度对吸附特性的影响  33-34
    3.1.3 吸附等温模型研究  34-37
    3.1.4 动力学模型研究  37-39
    3.1.5 反应速率常数和活化能  39-41
    3.1.6 扩散对吸附动力学的影响  41-42
    3.1.7 热力学研究  42-43
  3.2 铵离子筛洗脱条件的选择  43-46
    3.2.1 NaCl 再生液对铵离子筛进行洗脱  43-44
    3.2.2 NaCl 与NaOH 混合再生液对铵离子筛进行洗脱  44-45
    3.2.3 NaOH 再生液对铵离子筛进行洗脱  45-46
  3.3 本章小结  46-48
第四章表征结果分析与评价  48-57
  4.1 X 射线衍射结果与分析  48-49
  4.2 环境扫描电镜结果与分析  49-51
  4.3 X 射线光电子能谱  51-54
  4.4 红外光谱分析结果  54-56
  4.5 本章小结  56-57
第五章结论  57-58
参考文献  58-61
发表论文和参加科研情况说明  61-62
致谢  62

铵离子筛在中水脱氨氮中的应用研究

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