硅藻土基复合吸附剂的制备及用于富营养化水体除磷的研究

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本文以硅藻土为基础原料,通过引入粉煤灰、钢渣进行复配,并采用一定的工艺制备两种硅藻土基复合吸附剂(diatomite-based fly ash complex, DFC和diatomite-based steel slagcomplex, DSC),探讨原料配比、焙烧温度、焙烧时间对DFC和DSC除磷效果和稳定性能的影响,确定最佳制备工艺条件。对在最佳制备工艺条件下制备的DFC和DSC进行静态吸附试验,考察投加浓度、吸附时间、反应温度、溶液pH值及干扰离子对DFC和DSC吸附除磷效果的影响。选取不同的吸附动力学模型、等温吸附模型对DFC和DSC除磷过程进行拟合,同时探讨DFC和DSC的吸附除磷机理。试验结果表明,当投加量为40g/L,反应时间240min,温度20℃,溶液pH=4时,DFC对磷的去除率最大;而DSC满足投加量2g/L,反应时间480min,温度30℃,溶液pH=6-8时,磷去除率维持在较高水平。废水中阴离子的存在会削弱两种复合吸附剂对磷的去除,而阳离子则可以增强二者对磷的吸附。准二级吸附动力学模型能更准确地描述两种复合吸附剂对磷的吸附过程。废水中磷在两种复合吸附剂上的吸附更符合Freundlich和Redlich-Prterson等温方程。DFC和DSC吸附磷的热力学参数均表现为△G~o<0、△H~o>0、△S~o>0,说明DFC和DSC对磷的吸附都是吸热过程,升高温度利于吸附反应的自发进行。常温下DFC和DSC对磷的吸附比较稳定,出水水质安全。DFC吸附磷的过程属于物理吸附,DSC对磷的吸附以化学吸附为主,并伴随有物理吸附。实际水体除磷试验结果表明,与DFC相比,DSC用于实际富营养化水体除磷更具可行性。
摘要第4-5页
Abstract第5页
第一章 绪论第9-17页
    1.1 选题背景和研究意义第9页
    1.2 废水除磷机理第9-13页
        1.2.1 化学除磷第10页
        1.2.2 生物除磷第10-11页
        1.2.3 电解法第11页
        1.2.4 水生生物法第11-12页
        1.2.5 吸附法第12-13页
    1.3 工业废渣除磷第13-14页
        1.3.1 粉煤灰除磷第13页
        1.3.2 钢渣除磷第13-14页
        1.3.3 存在的问题与不足第14页
    1.4 硅藻土及其应用状况第14-16页
        1.4.1 硅藻土概述第14页
        1.4.2 硅藻土结构及性质第14页
        1.4.3 硅藻土开发利用现状第14-16页
    1.5 研究内容第16-17页
第二章 试验材料、设备与研究方法第17-22页
    2.1 试验材料第17-19页
        2.1.1 硅藻土第17页
        2.1.2 粉煤灰第17-18页
        2.1.3 钢渣第18-19页
    2.2 试验试剂第19页
    2.3 试验仪器第19-20页
    2.4 吸附试验第20-22页
        2.4.1 试验废水及标准曲线绘制第20页
        2.4.2 吸附试验第20-22页
第三章 硅藻土基复合吸附剂的制备、筛选及表征第22-34页
    3.1 硅藻土基复合吸附剂的制备第22-23页
        3.1.1 制备工艺第22-23页
        3.1.2 硅藻土基复合吸附剂原料配比方案第23页
        3.1.3 散失率的测定第23页
    3.2 硅藻土基复合吸附剂的筛选第23-27页
        3.2.1 DFC 的筛选第23-25页
        3.2.2 DSC 的筛选第25-27页
    3.3 硅藻土基复合吸附剂的表征第27-32页
        3.3.1 扫描电镜和能谱分析第27-29页
        3.3.2 物相分析第29-31页
        3.3.3 红外光谱分析第31-32页
    3.4 本章小结第32-34页
第四章 硅藻土基复合吸附剂磷吸附性能的应用研究第34-51页
    4.1 DFC 对水溶液中磷的吸附第34-37页
        4.1.1 投加浓度对磷吸附性能的影响第34页
        4.1.2 吸附时间对磷吸附性能的影响第34-35页
        4.1.3 反应温度对磷吸附性能的影响第35-36页
        4.1.4 pH 值对磷吸附性能的影响第36-37页
        4.1.5 干扰离子对磷吸附性能的影响第37页
    4.2 DSC 对水溶液中磷的吸附第37-42页
        4.2.1 投加浓度对磷吸附性能的影响第37-38页
        4.2.2 吸附时间对磷吸附性能的影响第38-39页
        4.2.3 反应温度对磷吸附性能的影响第39-40页
        4.2.4 pH 值对磷吸附性能的影响第40-41页
        4.2.5 干扰离子对磷吸附性能的影响第41-42页
    4.3 吸附动力学研究第42-44页
        4.3.1 吸附动力学模型第42页
        4.3.2 温度对吸附动力学的影响第42-43页
        4.3.3 吸附动力学分析第43-44页
    4.4 吸附热力学研究第44-47页
        4.4.1 热力学参数第44-46页
        4.4.2 表观活化能第46-47页
    4.5 吸附等温线研究第47-48页
        4.5.1 吸附等温线模型第47页
        4.5.2 吸附等温线分析第47-48页
    4.6 硅藻土基复合吸附剂稳定性能研究第48-49页
    4.7 硅藻土基复合吸附剂安全性能研究第49页
    4.8 本章小结第49-51页
第五章 硅藻土基复合吸附剂用于实际水体的试验研究及机理探讨第51-56页
    5.1 硅藻土基复合吸附剂用于东湖水体的处理研究第51-52页
        5.1.1 东湖污染概述第51页
        5.1.2 试验部分第51-52页
    5.2 吸附机理探讨第52-55页
        5.2.1 平均吸附能第52-53页
        5.2.2 红外光谱分析第53-54页
        5.2.3 扫描电镜分析第54页
        5.2.4 其他效应第54-55页
    5.3 本章小结第55-56页
第六章 结论与建议第56-58页
    6.1 结论第56页
    6.2 建议第56-58页
参考文献第58-64页
致谢第64-65页
研究生期间发表的论文第65-66页
详细摘要第66-69页
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论文编号ABS3966729,这篇论文共69页
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