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铝加工含氟废水深度除氟新材料与工艺的研究

作　者: 唐正宇
导　师: 张志杰
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 含氟废水硫酸铝改性沸石二次处理
分类号: X703.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

工业含氟废水的治理已经越来越受到人们重视。本文综述了含氟废水的主要来源及危害,并以铝加工含氟废水为研究对象,进行了复合改性沸石环境矿物材料及含氟废水二次处理工艺的开发与技术应用研究,两种除氟工艺方法可适用于不同场合并可综合应用。本文具体研究内容主要包括采用NaCl-Al2(SO4)3对丝光沸石进行复合改性,并对复合改性沸石处理含氟废水的除氟性能以及接触时间、pH值、温度等因素对改性沸石的除氟效果的影响进行了深入研究,进而讨论了复合改性沸石的除氟机理。在改性沸石的研究基础上研究将铝加工含氟废水按氟含量高低分类分流为高氟和低氟废水,将高氟废水作电石渣沉淀一次处理后所得的高氟一次处理水与低氟废水按比例混合,采用硫酸铝反应、电石渣回调pH值和PAM混凝作二次处理。对该二次处理工艺的工艺影响因素及除氟机理本文进行了讨论,并进一步研究了二次处理工艺与复合改性沸石的综合应用深度除氟。研究结果表明：(1)采用NaCl-Al2(SO4)3复合改性沸石效果明显,当采用6%的NaCl与15%Al2(SO4)3的复合改性沸石时,除氟率可达59.60%。该复合改性型沸石对含氟水样的pH值及水温等因素适应性较好。(2)将铝加工生产含氟废水按氟含量高低分类分流处理,对高氟废水作电石渣反应-混凝沉淀一次处理后,与低氟废水按一定比例混合,采用硫酸铝反应、电石渣中和和PAM混凝作二次处理,当硫酸铝的投加质量浓度为0.27g／L-0.30g／L时,处理后的水样氟离子浓度低于9 mg／L,达到排放要求,铝加工企业可对部分经过二次处理后的废水采用NaCl-Al2(SO4)3复合改性沸石进一步深度降氟,氟离子浓度可降至3.43mg／L,可达到大部分工序的回用水水质要求。(3)Al2(SO4)3在二次处理工艺中主要起到反应剂的作用,NaCl-Al2(SO4)3复合改性沸石的除氟规律不完全复合Langmuir和Freunlich等温式,其除氟机理不仅局限于物理吸附及离子交换作用,另外还存在反应络合作用,Al3+与F-之间发生的络合反应在除氟过程中起到了重要作用。本文在实验研究过程中始终与工厂废水处理车间实际操作紧密结合,充分考虑工业实际情况,在工艺操作、实验选材等环节上结合处理效果和运行成本两方面确定实验方案,具有良好的实用性及可推广性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-27
  1.1 引言  11
  1.2 工业含氟废水的来源及危害  11-15
    1.2.1 工业含氟废水的来源  11-12
    1.2.2 铝加工工业含氟废水来源  12-13
    1.2.3 含氟废水的危害  13-15
  1.3 工业含氟废水的处理方法及技术应用  15-20
    1.3.1 化学沉淀法  15-16
    1.3.2 混凝沉淀法  16-17
    1.3.3 吸附法  17-18
    1.3.4 其他方法  18
    1.3.5 铝加工含氟废水处理的国内外研究现状  18-19
    1.3.6 铝加工工业废水的回用  19-20
  1.4 环境矿物材料在水处理领域内的应用研究  20-23
    1.4.1 矿物材料改性  20-21
    1.4.2 沸石在水处理领域的应用研究  21-23
    1.4.3 改性沸石在除氟方面的研究  23
  1.5 课题来源  23-24
  1.6 课题研究背景、内容及意义  24-27
    1.6.1 课题研究背景  24
    1.6.2 课题研究内容  24-25
    1.6.3 课题研究意义  25-27
第二章实验材料和实验方法  27-31
  2.1 实验材料  27-28
    2.1.1 沸石  27
    2.1.2 含氟水样来源  27
    2.1.3 化学试剂  27-28
  2.2 实验器材和设备  28
  2.3 检测方法  28-31
    2.3.1 X-射线衍射分析  28
    2.3.2 pH值检测  28-29
    2.3.3 硅铝比检测  29
    2.3.4 氟离子检测方法  29-30
    2.3.5 沸石的筛选  30
    2.3.6 沸石改性方法  30-31
第三章 NaCl-Al_2(SO_4)_3复合改性沸石处理含氟废水  31-55
  3.1 引言  31-32
  3.2 沸石改性方案的筛选与优化  32-39
    3.2.1 沸石原矿的选用及成分测定  32-33
    3.2.2 沸石的预处理与一次改性方法  33-34
    3.2.3 预处理沸石的二次改性方法  34-36
    3.2.4 NaCl-Al_2(SO_4)_3复合改性沸石的正交试验  36-38
    3.2.5 Al_2(SO_4)_3浓度对复合改性沸石除氟效果的影响  38-39
  3.3 NaCl-Al_2(SO_4)_3复合改性沸石各项除氟性能的检测与研究  39-43
    3.3.1 改性沸石的等温吸附曲线  39-40
    3.3.2 搅拌时间对除氟容量的影响  40-42
    3.3.3 改性沸石用量对水样氟浓度的影响  42-43
  3.4 水环境对NaCl-Al_2(SO_4)_3复合改性沸石性能的影响  43-47
    3.4.1 含氟水样pH值对改性沸石除氟容量的影响  43-45
    3.4.2 水温对除氟容量的影响  45-46
    3.4.3 含氟水样中共存阴离子对除氟效率的影响  46-47
  3.5 NaCl-Al_2(SO_4)_3复合改性沸石除氟机理的探讨  47-52
    3.5.1 物理吸附  47
    3.5.2 离子交换吸附  47-48
    3.5.3 NaCl-Al_2(SO_4)_3复合改性沸石络合反应除氟机理的探讨  48-52
  3.6 NaCl-Al_2(SO_4)_3复合改性沸石的再生  52
  3.7 NaCl-Al_2(SO_4)_3复合改性沸石的特性及局限性  52-53
  3.8 本章小结  53-55
第四章铝加工含氟废水二次处理工艺  55-67
  4.1 引言  55
  4.2 实验部分  55-59
    4.2.1 钙盐沉淀一次处理  55-57
    4.2.2 铝加工含氟废水二次处理工艺  57-58
    4.2.3 工厂废水处理车间二次处理工艺实验结果  58-59
  4.3 实验结果与讨论  59-61
    4.3.1 Al_2(SO_4)_3投加浓度对水样氟去除率的影响  59
    4.3.2 电石渣回调pH后对水样氟离子浓度的影响  59-60
    4.3.3 试剂的投加方式对除氟的影响  60
    4.3.4 聚丙烯酰胺的用量  60
    4.3.5 硫酸铝对除氟的作用机理探讨  60-61
  4.4 硫酸铝直接用于一次处理工艺的研究  61
  4.5 二次处理工艺与NaCl-Al_2(SO_4)_3复合改性沸石的综合应用  61-62
  4.6 M铝型材有限公司废水处理车间二次处理沉淀池设计  62-66
  4.7 本章小结  66-67
结论  67-69
参考文献  69-75
攻读硕士学位期间取得的研究成果  75-77
致谢  77-78
答辩委员会对论文的评定意见  78

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