系列材料处理低浓度含氟地下水的研究

论文摘要

高氟地下水在我国分布广泛,已成为影响我国人民健康水平和社会经济发展的一个不可忽视的因素。本论文以有效去除低浓度（1～5mg/L）含氟地下水中过量氟为目的,应用纳米分子筛、硅藻土、改性分子筛、以改性分子筛和硅藻土为原料组成的复合材料,从静态实验、动态实验两方面开展了系列除氟研究。静态实验部分:1、单体材料除氟测试:实验结果表明,（z）XHX型纳米分子筛和硅藻土YN（Y）、CD10除氟效果较好。2、用盐酸对纳米分子筛进行了改性处理,对几种影响条件（盐酸浓度、固液比、煅烧温度、煅烧时间）进行了正交实验测试,正交实验结果显示,影响其除氟效果的主要因素影响力大小顺序为:盐酸浓度>固液比>煅烧温度>煅烧时间。最佳改性条件为: （z）XHX型纳米分子筛在500℃条件下,煅烧1h,再以3:50的固液比,用3.6%的HCl浸渍,烘干。改性分子筛除氟的最佳吸附时间范围是25～40min,材料最佳用量范围是0.25～0.4g/L。3、研究以改性分子筛和硅藻土为原料组成的复合材料。其最佳制备条件为:改性分子筛与YN（Y）,按比例1:1复配,方法采用球磨60min。该材料对氟的饱和吸附容量为18.38mg/g,吸附符合Langmuir吸附等温式。复合材料除氟的最佳吸附时间范围是20～50min,材料最佳用量范围是0.3～0.45g/L。适合处理含氟量在2～5mg/L的低浓度地下水。4、研究了改性分子筛、复合材料在最佳应用条件下,地下水中常见阴阳离子对F-去除的影响。对改性分子筛除氟效果影响大小顺序为SO42->NO3->K+>Mg2+>Ca2+>Cl->HCO3-。对复合材料除氟效果影响大小为SO42-> NO3-> K+> Cl-> Mg2+> HCO3-> Ca2+。5、利用XRD、IR等表征手段,对分子筛、改性分子筛及复合材料进行了表征。动态实验部分:动态连续处理实验以改性分子筛、复合材料为除氟剂,研究了沉降时间、原水浓度、材料用量和处理时间对除氟效果的影响。最佳连续处理实验条件为材料用量50g/200L,处理时间15min,沉降40min,出水浊度、氟离子浓度均达到国家饮用水标准。研究结果表明,复合材料除氟效率高且稳定、无毒无害、操作简便,比较适用于我国地下水氟浓度超标地区。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 水体中氟的来源及分布
• 1.2 氟的作用及危害
• 1.3 水体中氟的去除方法
• 1.3.1 混凝沉淀法
• 1.3.2 化学沉淀法
• 1.3.3 反渗透法
• 1.3.4 电渗析法
• 1.3.5 电凝聚法
• 1.3.6 吸附法
• 1.4 改性方法
• 1.5 本章小结
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验用水
• 2.3 实验仪器
• 2.4 主要试剂
• 2.5 实验内容
• 2.5.1 静态实验
• 2.5.2 动态实验
• 2.6 实验方法
• 2.6.1 静态实验方法
• 2.6.2 动态实验方法
• 2.7 检测方法
• 2.7.1 氟离子的测定
• 2.7.2 地下水中其他阴阳离子的测定
• 2.8 材料分析方法
• 2.9 数据处理方法
• 2.9.1 吸附量的计算方法
• 2.9.2 去除率的计算方法
• 2.9.3 分配系数、选择系数的计算方法
• 第三章 单体材料除氟性能及分子筛改性条件的优化
• 3.1 单体除氟性能测试
• 3.1.1 不同类型分子筛除氟效果的比较
• 3.1.2 不同pH 值条件下三种类型分子筛除氟效果比较
• 3.1.3 不同产地硅藻土除氟效果的比较
• 3.2 分子筛改性条件的筛选
• 3.2.1 酸改性溶液浓度的确定
• 3.2.2 固液比的确定
• 3.2.3 活化温度的确定
• 3.3 改性条件的优化
• 3.4 改性分子筛的平衡吸附实验
• 3.5 改性分子筛除氟的静态吸附实验
• 3.5.1 材料用量对除氟效果的影响
• 3.5.2 吸附时间对除氟效果的影响
• 3.5.3 原水浓度对除氟效果的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 复合材料的制备条件及其除氟效果研究
• 4.1 复合材料制备条件
• 4.1.1 研磨法
• 4.1.2 共混法
• 4.1.3 球磨法
• 4.2 复合材料的平衡吸附实验
• 4.3 复合材料除氟的静态吸附实验
• 4.3.1 材料用量对除氟效果的影响
• 4.3.2 吸附时间对除氟效果的影响
• 4.3.3 原水浓度对除氟效果的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 地下水中共存离子对氟离子的影响
• 5.1 地下水中部分阴离子对除氟效果的影响
• 5.1.1 不同氯离子浓度对除氟效果的影响
• 5.1.2 不同硝酸根离子浓度对除氟效果的影响
• 5.1.3 不同硫酸根离子浓度对除氟效果的影响
• 5.1.4 不同重碳酸根离子浓度对除氟效果的影响
• 5.2 地下水中部分阳离子对除氟效果的影响
• 5.2.1 不同钙离子浓度对除氟效果的影响
• 5.2.2 不同镁离子浓度对除氟效果的影响
• 5.2.3 不同钾离子浓度对除氟效果的影响
• 5.3 阴阳混合离子对氟离子选择性的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 材料的表征
• 6.1 材料XRD 表征
• 6.2 材料IR 表征
• 6.3 本章小结
• 第七章 动态连续处理试验
• 7.1 复合材料的动态除氟性能
• 7.1.1 沉降时间对除氟效果及浊度的影响
• 7.1.2 原水浓度对除氟效果及浊度的影响
• 7.1.3 材料用量对除氟效果及浊度的影响
• 7.1.4 处理时间对除氟效果及出水浊度的影响
• 7.2 改性分子筛与复合材料动态对比实验
• 7.3 除氟工艺流程及工业技术路线
• 7.4 本章小结
• 第八章 结论与建议
• 8.1 结论
• 8.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文和参加科研情况说明
• 致谢