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水化普通硅酸盐水泥对水中磷酸盐的吸附特性研究

作　者: 杨晨曦
导　师: 任勇翔
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 市政工程
关键词: 水化普通硅酸盐水泥吸附特性吸附热力学
分类号: TU525
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

普通硅酸盐水泥是生活中一种常见的建筑材料,国外研究表明,水化普通硅酸盐水泥可有效地吸附水中的磷酸盐,但国内尚未见类似报道。本文探讨了水化普通硅酸盐水泥对水中磷酸盐的吸附行为特性,并进行了吸附热力学解析,旨在开发一种新型、廉价、高效的磷吸附剂,以防止和控制日益严重的天然水体富营养化现象。研究结果表明:(1)对未经去Cl~-自来水淘洗的水化普通硅酸盐水泥颗粒即使在水中磷酸盐浓度高达100mg/L时也无法实现吸附平衡,这主要是由于其向水中释放的大量碱度与磷酸盐发生了化学反应所致。用去Cl~-自来水对水化普通硅酸盐水泥颗粒进行近三个月的连续淘洗可实现水中pH值的稳定,pH由最初的11.76稳定至7.59。(2)经淘洗水化普通硅酸盐水泥颗粒吸附磷酸盐的动力学研究的结果表明,吸附速率先快后慢,吸附过程需8d才能基本达到平衡,其吸附速率特性满足准二级吸附动力学模型。(3)水化普通硅酸盐水泥对磷酸盐的吸附行为符合Freundlich吸附等温式,20℃时其吸附容量为9.46mg/g,4℃时为14.44mg/g,明显优于目前报道的大多数其他类型的磷吸附剂。(4)水化普通硅酸盐水泥吸附水中磷酸盐的吉布斯自由能△G为—3.01kJ/mol,说明该吸附反应是一个自发过程;△H为—4.84kJ/mol表明整个吸附反应以物理吸附为主,为放热过程。(5)水化普通硅酸盐水泥颗粒对磷酸盐的大量吸附是缘于颗粒表面的物理吸附和颗粒内部水泥多种组分与被吸附磷酸盐的化学反应的共同作用所致。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 前言  8-21
  1.1 水体富营养化  8-10
    1.1.1 水体富营养化的过程及其危害  8-9
    1.1.2 国内、外富营养化现状及控制  9-10
  1.2 禁、限磷现状  10-11
  1.3 磷的去除方法  11-14
    1.3.1 化学法除磷的原理及特点  12-13
    1.3.2 生物法除磷的原理及特点  13
    1.3.3 吸附法除磷的原理及特点  13-14
  1.4 磷吸附剂的类型与特点  14-16
    1.4.1 天然材料及废渣  14-15
    1.4.2 活性氧化铝及其改性物质  15
    1.4.3 其他多孔材料的应用  15
    1.4.4 人工合成吸附剂  15-16
  1.5 水泥的综合利用  16-19
    1.5.1 水泥的分类  16-17
    1.5.2 硅酸盐水泥熟料中的矿物组成  17-18
    1.5.3 硅酸盐水泥的水化  18-19
  1.6 本课题研究的内容与意义  19-21
2 试验方法的确定  21-28
  2.1 仪器和药品  21-24
    2.1.1 仪器  21
    2.1.2 试验药品  21-24
  2.2 分析方法  24-26
    2.2.1 分析方法的选择  24-25
    2.2.2 吸附动力学试验方法  25-26
    2.2.3 测定吸附剂中晶体矿物  26
  2.3 振荡吸附试验  26-28
3 水化水泥颗粒吸附水中磷酸盐的动力学研究  28-37
  3.1 吸附动力学模型研究  28-30
    3.1.1 准一级动力学模型(pseudo-first order kinetic model)  29
    3.1.2 准二级动力学模型(pseudo-second order kinetic model)  29-30
    3.1.3 吸附活化能  30
  3.2 普通硅酸盐水泥对水中磷酸盐的吸附动力学  30-37
    3.2.1 吸附动力学试验  30-34
    3.2.2 吸附动力学曲线拟合  34-37
4 吸附热力学解析  37-45
  4.1 吸附平衡模型  37-39
  4.2 吸附自由能  39
  4.3 普通硅酸盐水泥对水中磷酸盐的吸附热力学研究  39-42
  4.4 水化普通硅酸盐水泥对水中磷酸盐的脱附试验  42-43
  4.5 X射线衍射分析  43-45
5 结论与讨论  45-48
  5.1 结论与讨论  45
  5.2 本论文创新之处  45-46
  5.3 研究展望  46-48
致谢  48-50
参考文献  50-53

水化普通硅酸盐水泥对水中磷酸盐的吸附特性研究

内容摘要

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