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镁渣、赤泥陶瓷滤球资源化利用去除废水中As试验研究

作　者: 田蕾
导　师: 夏世斌
学　校: 武汉理工大学
专　业: 环境工程
关键词: MPB-Ti（负载TiO2镁渣陶瓷滤球）吸附 As(V) As(Ⅲ)
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着我围社会经济迅速发展,原来并不被人们所关注的砷污染已日益严重。由于砷化物具有较大毒性且在工农业生产中广泛应用,砷对环境污染特别是对水质污染等问题,引起全世界环境学科工作者普遍关注。因此,寻找一种除砷彻底,操作简单,成本低廉的水质除砷方法。对含砷废水处理和饮水净化有着现实意义。本文利用镁渣与赤泥制备的新型陶瓷滤球作为吸附材料,分别为镁渣陶瓷滤球(MPB)与赤泥基生态陶瓷滤球(RPB),将其资源化利用,并且将TiO2负载在陶瓷滤球上进行改性,分别为负载TiO2镁渣陶瓷滤球与负载TiO2赤泥基生态陶瓷镁渣滤球,进行了其对水质中砷的去除规律与机理的研究。通过本课题研究得到以下结论。(1)本试验研究了MPB-Ti对As(V)离子的去除规律,研究表明,对于浓度为2mg/L的溶液,其最佳吸附条件为：溶液pH=2,吸附时间240min,滤球投加量20g/L,其砷的去除率可达95.96%。经L9(34)正交试验近一步分析,得到去除As(V)的最佳工艺条件为温度、时间、投加量、pH分别为323K、6h、6g、2时,MPB-Ti对As(V)离子的吸附效果可达99%以上。(2)MPB-Ti对As(V)的吸附动力学符合拟二级吸附动力学模型,且在不同浓度与不同温度的影响下,分别求出了其吸附速率常数,及吸附达到吸附平衡一半的时间,吸附活化能为10.517kJ/mol;研究了MPB-Ti对赴(V)吸附的热力学,研究发现MPB-Ti吸附As(V)可用Freundlich方程较好描述,求出其吸附熵(?)S=16.48J/(k-mol)。吸附焓(?)H=36.609kJ-mol。吸附自由能么G均小于零,说明吸附是个自发过程。(3)比较研究四种吸附材料在pH3-11范围内吸附As(Ⅲ)的规律,发现MPB-Ti吸附效果明显优于其他吸附材料；研究表明,MPB-Ti吸附As(Ⅲ)在中性与弱碱性条件下达到最佳。(4)经L16(45)正交试验分析,材料的种类对去除As (Ⅲ)影响最为显著。以MPB-Ti为最佳。当a取0.1时,吸附材料F=2.838>F0.1(3,15)=2.49,吸附材料差异显著此时表现显著。L9(34)正交试验表明MPB-Ti吸附去除As(Ⅲ)最佳条件为：温度、时间、投加量、pH分别为313K、3h、4g、8时,MPB-Ti对As(Ⅲ)离子的吸附效果可达85%以上；(5)在pH=2,投加量为4g,吸附时间为4h的条件下研究了MPB-Ti光催化氧化吸附同步去除As(Ⅲ),吸附去除率可提升11%。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章文献综述  10-27
  1.1 砷的环境特性  10-14
    1.1.1 含砷废水的来源  10-11
    1.1.2 砷的环境化学性质  11-12
    1.1.3 砷的存在形式及危害  12-14
  1.2 砷污染的治理与控制  14-15
    1.2.1 砷污染控制  14-15
    1.2.2 砷污染控制标准  15
  1.3 砷去除方法的研究进展  15-20
    1.3.1 化学沉淀法除砷  16-17
    1.3.2 物理法除砷  17-19
    1.3.3 生物法除砷  19-20
  1.4 镁渣、赤泥的资源化利用与新型陶瓷滤料的开发前景  20-23
    1.4.1 镁渣资源化利用  20-21
    1.4.2 赤泥资源化利用  21-22
    1.4.3 新型陶瓷滤料开发  22-23
  1.5 课题研究内容目的及技术路线  23-27
    1.5.1 研究目的及意义  23
    1.5.2 研究目标与研究内容  23-24
    1.5.3 研究技术路线  24-27
第2章实验材料与方法  27-33
  2.1 模拟含砷废水的配置  27
  2.2 实验材料  27-29
    2.2.1 镁渣陶瓷滤球  27-28
    2.2.2 负载TiO_2薄膜镁渣陶瓷滤球的制备  28-29
    2.2.3 赤泥基生态陶瓷滤球  29
    2.2.4 负载TiO_2赤泥基生态陶瓷滤球  29
  2.3 实验药品  29-30
  2.4 实验仪器  30-31
  2.5 实验方法  31-32
    2.5.1 静态试验吸附  31
    2.5.2 动力学吸附试验  31
    2.5.3 光催化吸附同步试验装置  31-32
  2.6 测试方法  32-33
第3章镁渣滤球对As(V)的吸附研究  33-52
  3.1 pH对吸附的影响  33-34
  3.2 投加量对吸附的影响  34-36
  3.3 时间对吸附砷的影响  36
  3.4 砷浓度对吸附影响  36-37
  3.5 正交试验分析  37-39
  3.6 吸附动力学分析  39-46
    3.6.1 吸附动力学及其数学模型  39-42
    3.6.2 动力学数据分析  42-46
  3.7 热力学分析  46-50
    3.7.1 吸附等温线方程  46-47
    3.7.2 MPB-Ti吸附等温线  47-49
    3.7.3 吸附热力学变化情况  49-50
  3.8 本章小结  50-52
第4章三价砷的去除研究  52-61
  4.1 不同材料与pH对吸附效果的影响  52-53
  4.2 正交试验分析  53-57
    4.2.1 正交试验设计  53-55
    4.2.2 MPB-Ti与投加量交互作用  55-56
    4.2.3 MPB-Ti与吸附时间的交互作用  56
    4.2.4 MPB-Ti与初始浓度的交互作用  56-57
  4.3 MPB-Ti吸附正交试验设计  57-59
  4.4 MPB-Ti光催化氧化吸附同步去除As(Ⅲ)  59-60
  4.5 本章小结  60-61
第5章结果与讨论  61-63
参考文献  63-68
致谢(一)  68
致谢(二)  68-69
论文发表情况  69

镁渣、赤泥陶瓷滤球资源化利用去除废水中As试验研究

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