蛭石/凹凸棒石吸附水中低浓度氨氮/腐殖酸及再生实验研究

论文摘要

地下水污染是近年来普遍关注的环境问题,修复治理地下水的可渗透反应格栅技术因其持续性和经济实用性受到广泛关注。天然矿物材料因廉价、易得、不产生二次污染等优点,成为去除水体中污染物的理想材料。本文针对沈阳市地下水中的低浓度氨氮和低浓度腐殖酸,进行了用蛭石和凹凸棒石去除水中的低浓度氨氮、腐殖酸的实验研究,并对吸附后的蛭石和凹凸棒石进行了再生实验。主要研究内容及结果如下:(1)进行了蛭石吸附低浓度氨氮和凹凸棒石吸附低浓度腐殖酸及凹凸棒石吸附低浓度氨氮和蛭石/凹凸棒石吸附低浓度氨氮和腐殖酸混合液的实验研究。静态吸附实验结果表明蛭石能较好的去除低浓度的氨氮,凹凸棒石能去除低浓度氨氮和腐殖酸。动态吸附条件下,蛭石和凹凸棒石能较好的去除氨氮和腐殖酸。(2)以铝板为电极,进行了电化学法去除水中氨氮和腐殖酸的实验。结果表明,电化学法去除氨氮的最佳板间电压为25 V,电解时间为5h,中性条件下氨氮去除率高达85.5%,去除率随氨氮浓度增加而降低;电化学法去除腐殖酸的最佳板间电压为10 V,电解时间为0.5h,中性条件下,腐殖酸去除率最高达95.8%,腐殖酸去除率随其浓度增加而降低。(3)以铝板和钛板为电极,进行了电化学法静态再生蛭石、凹凸棒石的实验。结果显示,电解法再生吸附氨氮后的蛭石和吸附腐殖酸后的凹凸棒石的效果明显。当再生电压为20V,再生时间为5h时,吸附氨氮后的蛭石的再生率为96.68%;当再生电压为25V,再生时间为5h时,吸附腐殖酸后的凹凸棒石的再生率为165.73%。通过对再生前后的蛭石、凹凸棒石以及对电解再生过程中氨氮和腐殖酸的变化进行分析,讨论了蛭石、凹凸棒石的电化学再生机理。(4)进行了蛭石动态吸附氨氮、凹凸棒石动态吸附腐殖酸及其动态电化学脱附再生实验,考察了电压和电极间距对动态电化学脱附再生效果的影响。结果表明,电压越大,电极间距越小,电化学脱附再生效果越好。以上成果为将蛭石、凹凸棒石实际应用于可渗透反应格栅技术技术,去除地下水中低浓度氨氮和腐殖酸奠定了重要的基础。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 地下水资源利用概况
• 1.1.2 地下水污染概况
• 1.1.3 地下水污染修复技术简介
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 完成的主要实验
• 第2章 水中氨氮和腐殖酸的去除研究进展
• 2.1 地下水中氨氮和腐殖酸的来源及其危害
• 2.1.1 地下水中氨氮和腐殖酸的来源
• 2.1.2 地下水中氨氮和腐殖酸的危害
• 2.2 水中氨氮的主要去除方法及研究进展
• 2.2.1 吸附法
• 2.2.2 电化学法
• 2.3 水中腐殖酸的主要去除方法及研究进展
• 2.3.1 吸附法
• 2.3.2 电化学氧化法
• 2.4 再生研究进展
• 2.4.1 吸附无机物再生
• 2.4.2 吸附有机物再生
• 2.5 渗透反应格栅技术
• 2.5.1 渗透反应格栅的结构
• 2.5.2 可渗透反应格栅材料的选择
• 2.5.3 可渗透反应格栅的研究进展
• 第3章 安徽凹凸棒石吸附水中低浓度氨氮的研究
• 3.1 实验原料、试剂及仪器
• 3.2 实验方法
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 原料的表征
• 3.3.2 吸附平衡时间与吸附动力学
• 3.3.3 凹凸棒石用量对吸附的影响
• 3.3.4 pH值的影响
• 3.3.5 温度的影响
• 3.3.6 凹凸棒石吸附氨氮的等温线
• 3.4 本章小结
• 第4章 蛭石/凹凸棒石吸附氨氮和腐殖酸混合液的研究
• 4.1 实验原料、试剂及仪器
• 4.2 实验方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 吸附平衡时间的影响
• 4.3.2 蛭石/凹凸棒石用量的影响
• 4.3.3 pH值的影响
• 4.3.4 温度的影响
• 4.3.5 蛭石/凹凸棒石吸附氨氮和腐殖酸的吸附等温线
• 4.3.6 蛭石/凹凸棒石吸附氨氮的热力学分析
• 4.3.7 蛭石/凹凸棒石吸附腐殖酸的热力学分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 蛭石吸附氨氮和凹凸棒石吸附腐殖酸的柱实验研究
• 5.1 柱实验设计与实验方法
• 5.1.1 柱结构设计
• 5.1.2 实验方法
• 5.1.3 分析测试方法
• 5.2 蛭石去除氨氮的柱实验结果与讨论
• 5.2.1 蛭石粒径对去除效果的影响
• 5.2.2 柱高对去除效果的影响
• 5.2.3 氨氮初始浓度对去除效果的影响
• 5.3 凹凸棒石去除腐殖酸的柱实验结果与讨论
• 5.3.1 粒径对去除效果的影响
• 5.3.2 柱高对去除效果的影响
• 5.3.3 腐殖酸初始浓度对去除的影响
• 5.4 本章小结
• 第6章 电化学法静态去除氨氮和腐殖酸的实验及机理研究
• 6.1 实验原理
• 6.2 实验装置
• 6.3 实验方法
• 6.4 电化学法去除水中氨氮的实验结果与讨论
• 6.4.1 板间电压对去除效果的影响
• 6.4.2 电解时间对去除效果的影响
• 6.4.3 初始pH值对去除效果的影响
• 6.4.4 初始氨氮浓度对去除效果的影响
• 6.4.5 电化学法去除氨氮的机理探讨
• 6.5 电化学法去除水中腐殖酸的实验结果与讨论
• 6.5.1 板间电压对去除效果的影响
• 6.5.2 电解时间对去除效果的影响
• 6.5.3 初始pH值对去除效果的影响
• 6.5.4 初始腐殖酸浓度对去除效果的影响
• 6.5.5 电化学法除腐殖酸的机理探讨
• 6.6 本章小结
• 第7章 电化学法再生蛭石、凹凸棒石的实验及机理研究
• 7.1 电化学再生吸附氨氮后的蛭石
• 7.1.1实验装置
• 7.1.2 吸附氨氮的蛭石的制备
• 7.1.3 铝板和钛板为电极的实验
• 7.1.4 再生机理探讨
• 7.2 电化学法再生吸附腐殖酸的凹凸棒石
• 7.2.1 吸附腐殖酸的凹凸棒石的制备
• 7.2.2 铝板和钛板为电极的实验
• 7.2.3 再生机理探讨
• 7.3 本章小结
• 第8章 蛭石、凹凸棒石动态吸附水中低浓度氨氮、腐殖酸及电化学法再生研究
• 8.1 实验装置及实验方法
• 8.1.1 实验装置
• 8.1.2 动态吸附实验方法
• 8.1.3 动态脱附再生实验方法
• 8.1.4 动态吸附量及动态再生率的计算方法
• 8.2 蛭石动态吸附水中低浓度氨氮及再生实验结果与讨论
• 8.2.1 蛭石动态吸附氨氮实验
• 8.2.2 电压对再生效果的影响
• 8.2.3 电极距离对再生效果的影响
• 8.3 凹凸棒石动态吸附水中低浓度腐殖酸及再生实验结果与讨论
• 8.3.1 凹凸棒石动态吸附腐殖酸实验
• 8.3.2 电压对再生效果的影响
• 8.3.3 电极距离对再生效果的影响
• 8.4 动态再生与静态再生对比
• 8.5 本章小结
• 第9章 结论
• 9.1 主要结论
• 9.2 主要创新点
• 9.3 存在问题及对今后工作的建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录