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改性粘土去除城市劣五类天然水体中氨氮与磷的效果比较

作　者: 项若男
导　师: 高湘
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 市政工程
关键词: 微污染水体氨氮磷膨润土蛭石改性
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

城市天然水体作为城市功能体不可或缺的组成部分,有着重要的社会、经济、文化和美的价值,需要对其提高保护力度。我国城市水体氮、磷超标现象普遍,但是由于城市天然水体的氨氮、磷含量绝对值相对较低,且水体体积较大,给水处理带来了一定的难度。因此,需寻求一种便捷、有效、经济的处理手段来解决这一问题。膨润土和蛭石,有一定的去除水体中氨氮和磷的能力,近年来有不少研究人员就二者对氨氮和磷的去除作用进行了大量的研究工作,但是针对城市劣五类天然水体的研究工作还比较少。本文立足西安护城河水体微污染现象,以此类水为代表,使用经过钠化改性、高温改性的膨润土,和经过酸化改性、高温改性的蛭石,对含氨氮、磷的模拟废水进行了处理研究工作。试验研究了各种吸附剂对去除氨氮、磷的适宜的pH、投加比、吸附时间、吸附温度,得到了最佳吸附条件,并探讨了它们的吸附机理。经过比较得出,培烧膨润土对水中的氨氮和磷均具有良好的吸附作用,膨胀蛭石对磷具有较好的去除效果。对反应进行深入分析探讨后发现,膨润土及蛭石对氨氮的吸附作用主要是离子交换吸附,对磷的吸附作用则主要是化学吸附,二者的处理工艺参数亦不大相同。同时得出如下结论:膨润土、钠化土、培烧土对氨氮的吸附作用符合膨Freundlich型方程吸附等温曲线,蛭石、酸化蛭石符合Langmuir型方程吸附等温曲线。膨润土、培烧土、蛭石对磷的吸附作用符合Freundlich型方程和Langmuir型方程吸附等温曲线;钠化土符合Freundlich型方程吸附等温曲线;酸化蛭石、膨胀蛭石符合Langmuir型方程吸附等温曲线。研究表明,作为一种有效兼具廉价的吸附剂,膨润土和蛭石在应对城市劣五类天然水体问题上有广阔前景。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-19
  1.1 城市天然水体污染现状  10
  1.2 废水脱氮的处理现状  10-13
    1.2.1 折点氯化法  11
    1.2.2 生物法  11-12
    1.2.3 离子交换法  12-13
  1.3 废水除磷的处理现状  13-15
    1.3.1 化学沉淀法  13-14
    1.3.2 晶析法  14
    1.3.3 吸附法  14
    1.3.4 生物法  14-15
  1.4 膨润土在废水处理中的应用现状  15-16
  1.5 蛭石在废水处理中的应用现状  16-17
  1.6 课题研究意义  17-19
    1.6.1 城市天然水体治理的现实意义  17-18
    1.6.2 研究吸附剂改性的现实意义  18-19
2 试验设备及研究方法  19-22
  2.1 试验用试剂  19
  2.2 试验用设备  19-20
  2.3 检测方法  20-21
    2.3.1 氨氮的测定方法  20
    2.3.2 磷的测定方法  20-21
  2.4 计算方法  21-22
3 改性膨润土、蛭石的制备及其性能分析  22-27
  3.1 膨润土及改性土  22-24
    3.1.1 提纯膨润土制备  22
    3.1.2 钠化膨润土制备  22-23
    3.1.3 培烧膨润土制备  23-24
  3.2 蛭石及其改性蛭石  24-26
    3.2.1 提纯蛭石制备  24-25
    3.2.2 酸化蛭石制备  25
    3.2.3 膨胀蛭石制备  25-26
  3.3 小结  26-27
4 氨氮的去除试验研究  27-45
  4.1 粘土矿物及其改性产物对氨氮的去除  27-33
    4.1.1 投加量对氨氮去除率的影响  27-28
    4.1.2 反应时间对氨氮去除率的影响  28-30
    4.1.3 反应温度对氨氮去除率的影响  30-31
    4.1.4 pH值对去除率的影响  31-33
  4.2 粘土矿物及其改性产物对氨氮的吸附优化条件  33
  4.3 粘土矿物及其改性产物等温吸附曲线  33-43
    4.3.1 提纯膨润土对氨氮的吸附等温曲线  34-35
    4.3.2 钠化膨润土对氨氮的吸附等温曲线  35-37
    4.3.3 培烧膨润土对氨氮的吸附等温曲线  37-38
    4.3.4 蛭石对氨氮的吸附等温曲线  38-40
    4.3.5 酸化蛭石对氨氮的吸附等温曲线  40-41
    4.3.6 膨胀蛭石对氨氮的吸附等温曲线  41-42
    4.3.7 小结  42-43
  4.4 粘土矿物及其改性成果对NH_4~+的吸附机理分析  43-45
    4.4.1 不同矿物对NH_4~+的去除率比较  43
    4.4.2 不同矿物对NH_4~+的去除率机理分析  43-45
5 总磷的去除试验研究  45-64
  5.1 粘土矿物及其改性产物对P0_4~-P的去除试验  45-51
    5.1.1 投加量对磷去除率的影响  45-46
    5.1.2 反应时间对去除率的影响  46-48
    5.1.3 反应温度对磷去除率的影响  48-49
    5.1.4 不同pH值对去除率的影响  49-51
  5.2 粘土矿物及其改性产物对磷的吸附优化条件  51
  5.3 粘土矿物及其改性产物对磷的等温吸附曲线  51-62
    5.3.1 膨润土对磷的吸附等温曲线  52-53
    5.3.2 钠化膨润土对磷的吸附等温曲线  53-55
    5.3.3 培烧膨润土土对磷的吸附等温曲线  55-57
    5.3.4 蛭石对磷的吸附等温曲线  57-58
    5.3.5 酸化蛭石对磷的吸附等温曲线  58-60
    5.3.6 膨胀蛭石对磷的吸附等温曲线  60-62
    5.3.7 小结  62
  5.4 粘土矿物及其改性粘土对磷的吸附机理探讨  62-64
    5.4.1 不同矿物对P0_4~-P的去除率比较  62-63
    5.4.2 不同矿物对P0_4~-P的去除率机理分析  63-64
6 结论  64-66
  6.1 研究结果  64-65
  6.2 存在问题  65
  6.3 展望  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-68

改性粘土去除城市劣五类天然水体中氨氮与磷的效果比较

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