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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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摘要

第一章 绪论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 废水除磷机理

1.2.1 化学除磷

1.2.2 生物除磷

1.2.3 电解法

1.2.4 水生生物法

1.2.5 吸附法

1.3 工业废渣除磷

1.3.1 粉煤灰除磷

1.3.2 钢渣除磷

1.3.3 存在的问题与不足

1.4 硅藻土及其应用状况

1.4.1 硅藻土概述

1.4.2 硅藻土结构及性质

1.4.3 硅藻土开发利用现状

1.5 研究内容

第二章 试验材料、设备与研究方法

2.1 试验材料

2.1.1 硅藻土

2.1.2 粉煤灰

2.1.3 钢渣

2.2 试验试剂

2.3 试验仪器

2.4 吸附试验

2.4.1 试验废水及标准曲线绘制

2.4.2 吸附试验

第三章 硅藻土基复合吸附剂的制备、筛选及表征

3.1 硅藻土基复合吸附剂的制备

3.1.1 制备工艺

3.1.2 硅藻土基复合吸附剂原料配比方案

3.1.3 散失率的测定

3.2 硅藻土基复合吸附剂的筛选

3.2.1 DFC的筛选

3.2.2 DSC的筛选

3.3 硅藻土基复合吸附剂的表征

3.3.1 扫描电镜和能谱分析

3.3.2 物相分析

3.3.3 红外光谱分析

3.4 本章小结

第四章 硅藻土基复合吸附剂磷吸附性能的应用研究

4.1 DFC对水溶液中磷的吸附

4.1.1 投加浓度对磷吸附性能的影响

4.1.2 吸附时间对磷吸附性能的影响

4.1.3 反应温度对磷吸附性能的影响

4.1.4 pH值对磷吸附性能的影响

4.1.5 干扰离子对磷吸附性能的影响

4.2 DSC对水溶液中磷的吸附

4.2.1 投加浓度对磷吸附性能的影响

4.2.2 吸附时间对磷吸附性能的影响

4.2.3 反应温度对磷吸附性能的影响

4.2.4 pH值对磷吸附性能的影响

4.2.5 干扰离子对磷吸附性能的影响

4.3 吸附动力学研究

4.3.1 吸附动力学模型

4.3.2 温度对吸附动力学的影响

4.3.3 吸附动力学分析

4.4 吸附热力学研究

4.4.1 热力学参数

4.4.2 表观活化能

4.5 吸附等温线研究

4.5.1 吸附等温线模型

4.5.2 吸附等温线分析

4.6 硅藻土基复合吸附剂稳定性能研究

4.7 硅藻土基复合吸附剂安全性能研究

4.8 本章小结

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

5.1 硅藻土基复合吸附剂用于东湖水体的处理研究

5.1.1 东湖污染概述

5.1.2 试验部分

5.2 吸附机理探讨

5.2.1 平均吸附能

5.2.2 红外光谱分析

5.2.3 扫描电镜分析

5.2.4 其他效应

5.3 本章小结

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

致谢

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摘要

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240 min,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480 min,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°<0、△H°>0、△S°>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。

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