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沸石界面物理化学性质的研究

作　者: 屠巍
导　师: 徐承天
学　校: 华东师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 天然沸石 氨氮吸附 磷吸附 铝改性 ζ电位 循环伏安法
分类号: O647
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


随着世界人口的增长和经济的迅速发展，富含氮、磷营养物质的工农业废水和生活污水大量进入水体，致使水体富营养化日益严重，世界水环境受到严重污染。废水的除磷、脱氮（尤其是有毒的氨氮）技术已成为水处理领域里研究开发和应用的热点之一。 沸石吸附法具有经济高效，无毒无害的优点，是一种非常优良的废水处理方法。其根本依据是沸石的优良吸附性能，因此对沸石吸附性能的研究具有重要的现实意义。 本文在对沸石的结构、沸石吸附动力学、热力学、沸石改性及其在废水处理中的应用等相关文献综述的基础上，探索了用AlCl3溶液改性天然沸石的条件，考察了天然沸石和铝改性沸石对溶液中氨氮的吸附性能以及对溶液中总磷的吸附效果，以及用循环伏安法探讨了水体中氨氮的存在形式。另外，还进行了以天然沸石为滤料处理微污染河水效果的测试。全文内容包括以下四部分： 1．在一定条件下，采用静态吸附法，探讨了天然沸石在含氮溶液中吸附氨氮的性能及对天然沸石颗粒吸附氨氮前后的红外光谱和界面电性质的表征。结果表明：天然沸石对氨氮吸附过程的交换速率由液膜扩散和粒子扩散共同控制，吸附行为符合Langmuir方程；沸石对氨氮的饱和吸附量可达17.4mg／g；固液比、沸石粒径、温度、溶液pH均对沸石吸附氨氮效果有影响；沸石对氨氮吸附过程以离子交换吸附为主。 2．为了提高沸石对溶液中总磷的吸附性能，用AlCl3对天然沸石进行改性，探讨了制备铝改性沸石的优化条件以及影响铝改性沸石磷吸附效果的因素。XRD分析表明，与天然沸石相比，改性后的沸石中硅铝比减小，沸石的结构也发生变化，其比表面积是天然沸石的1／2～1／3。铝改性沸石的磷吸附效果除与AlCl3的浓度、沸石的粒度和活化的条件有关，还受到溶液pH、接触时间的影响。实验得到的铝改性沸石对磷的吸附效果很好，在pH为7～8、磷浓度小于2mg／L范围内，固液比1：100时，溶液脱磷率可达90％。 3．采用循环伏安法对自配氨氮溶液、铜盐溶液、及铜氨溶液和实际水体及其沸石

全文目录


摘要  7-9
Abstract  9-11
第一章 综述  11-24
  1．0 前言  11
  1．1 沸石的结构与性能  11-12
  1．2 沸石在水处理应用方面的研究进展  12-16
    1．2．1 关于废水处理中的实际应用  12-13
    1．2．2 关于沸石的改性研究  13-14
    1．2．3 沸石吸附动力学和热力学研究进展  14-16
  1．3 界面理论简介  16-21
    1．3．1 固液界面的吸附理论——离子交换吸附理论  16-19
    1．3．2 界面双电层理论与ζ电位  19-21
  1．4 本课题的研究目的和实验方案  21-24
第二章 天然沸石对溶液中氨氮的吸附  24-36
  2．0 引言  24
  2．1 仪器、药品和材料  24-25
  2．2 实验方法  25-27
    2．2．1 不同固液比时天然沸石对氨氮的吸附  25
    2．2．2 活化沸石对氨氮的吸附  25
    2．2．3 不同粒径天然沸石对氨氮的吸附  25-26
    2．2．4 不同溶液pH时沸石对氨氮的吸附  26
    2．2．5 天然沸石对氨氮的吸附动力学曲线  26
    2．2．6 天然沸石对氨氮的吸附热力学曲线  26
    2．2．7 沸石颗粒ζ-电位的测定  26
    2．2．8 红外光谱分析  26-27
  2．3 结果与讨论  27-35
    2．3．1 固液比对沸石氨氮吸附效果的影响  27
    2．3．2 活化温度对沸石吸附氨氮效果的影响  27-28
    2．3．3 沸石粒径对天然沸石氨氮吸附效果的影响  28-30
    2．3．4 溶液pH对沸石脱氮率的影响  30
    2．3．5 沸石吸附氨氮的动力学行为  30-32
    2．3．6 沸石吸附氨氮的热力学行为  32-33
    2．3．7 吸附氨氮后沸石颗粒的界面电性质  33-34
    2．3．8 吸附氨氮后沸石颗粒的红外光谱  34-35
  2．4 本章小结  35-36
第三章 铝改性沸石的磷吸附性能  36-46
  3．0 前言  36
  3．1 仪器、药品和材料  36-37
  3．2 实验方法  37-38
    3．2．1 沸石的铝改性  37
    3．2．2 不同条件下铝改性沸石对磷吸附性能的测定  37-38
    3．2．3 铝改性沸石颗粒ζ电位的测定  38
    3．2．4 铝改性沸石颗粒的XRD分析与比表面测定  38
  3．3 结果与讨论  38-44
    3．3．1 铝改性沸石制备条件的优化  38-39
    3．3．2 固液比对MZ磷吸附性能的影响  39-40
    3．3．3 吸附时间对MZ磷吸附效果的影响  40-42
    3．3．4 溶液pH对MZ磷吸附性能的影响  42-43
    3．3．5 MZ颗粒的ζ电位  43
    3．3．6 MZ颗粒的XRD分析  43-44
    3．3．7 MZ颗粒的比表面分析与改性前后沸石的磷吸附效果  44
  3．4 本章小结  44-46
第四章 循环伏安法研究水溶液中氨氮的存在形态  46-57
  4．0 前言  46
  4．1 仪器、药品和材料  46-47
  4．2 实验方法  47
    4．2．1 沸石吸附前后自配溶液的循环伏安曲线  47
    4．2．2 微污染水体的循环伏安曲线  47
  4．3 结果与讨论  47-56
    4．3．1 自配溶液的循环伏安图  47-54
    4．3．2 长江水的循环伏安曲线  54-56
  4．4 本章小结  56-57
第五章 天然沸石处理微污染河水的研究  57-68
  5．0 前言  57
  5．1 仪器、药品和材料  57-58
  5．2 实验方法  58-59
    5．2．1 沸石的动态吸附实验  58
    5．2．2 沸石的静态吸附实验  58-59
  5．3 结果与讨论  59-67
    5．3．1 沸石、大理石对丽娃河水中氮、磷及COD去除效果  59-60
    5．3．2 沸石活化对丽娃河水中氮、磷及COD去除效果的影响  60-61
    5．3．3 液固比对丽娃河水中氮、磷及COD去除效果  61-62
    5．3．4 停留时间对丽娃河水中氮、磷及COD的去除效果  62-63
    5．3．5 优化条件下沸石的除磷脱氮效果  63
    5．3．6 沸石的氨氮吸附动力学行为  63-66
    5．3．7 沸石的氨氮吸附等温线  66-67
  5．4 本章小结  67-68
全文总结  68-70
参考文献  70-72
附录  72-74
致谢  74

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 表面现象的物理化学
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