改性活性炭吸附去除氟硅酸中砷的研究

论文摘要

氟硅酸是湿法磷酸生产中产生的副产品,在湿法磷酸浓缩过程中,湿法磷酸中的氟以四氟化硅的形式逸出,被水吸收便成为氟硅酸溶液。在生产过程中磷矿中含有的砷杂质也进入到湿法磷酸,并且随着湿法磷酸的浓缩也同四氟化硅一起逸出,存留于氟硅酸溶液中。为了能够得到更高质量的氟硅酸后续产品,就必须严格控制其砷含量。因此,有效的除去湿法磷酸副产品氟硅酸中的砷杂质具有重要的意义和经济价值。本文采用活性炭吸附法去除氟硅酸中的砷,主要进行了活性炭的改性和改性活性炭的除砷两方面研究。本研究利用正交试验设计方法对活性炭进行两种方式的改性,一是进行酸、碱改性处理,溶去活性炭中的酸、碱可溶物质来提高活性炭的吸附量;二是负载三价铁盐离子,改变活性炭表面的化学环境来增大活性炭吸附容量。实验结果表明:第一种改性方法,活性炭经过5%的酸、碱交替处理,浸渍5小时,活性炭对砷的去除率最为理想;第二种方法是在第一种改性的基础上,将活性炭经过0.68mol/L的三氯化铁溶液活化24小时,可以使活性炭对砷的去除率达到最大。改性活性炭的除砷研究按二次回归旋转设计方法组织实验进行,对活性炭用量、反应温度及反应时间进行筛选研究。通过对实验数据处理分析结果表明,在实验采用的条件范围内,活性炭用量和反应温度两个因素对除砷率有高度显著的影响,而反应时间对除砷率的影响不大。通过实验得到了改性活性炭吸附去除氟硅酸中砷的最佳工艺条件:改性活性炭的用量为0.232g╱mL氟硅酸原料液;吸附时间为4.5h;吸附温度为15℃。在此工艺条件下的除砷率可达77.6%以上。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 砷
• 1.1.1 砷元素的发现与分布
• 1.1.2 砷的性质
• 1.1.3 砷的应用及危害
• 1.2 国内外除砷的主要方法
• 1.2.1 沉淀法
• 1.2.2 吸附法
• 1.2.3 离子交换法
• 1.2.4 萃取法
• 1.2.5 生物法
• 1.2.6 反渗透法
• 1.3 论文选题的目的与意义
• 第二章 活性炭简介及其吸附原理
• 2.1 活性炭的生产与来源
• 2.2 活性炭的分类
• 2.3 活性炭的性质
• 2.3.1 活性炭的物理化学性质
• 2.3.2 活性炭表面化学性质
• 2.4 活性炭的吸附机理
• 2.5 活性炭的吸附热力学
• 2.6 吸附传质过程
• 2.7 活性炭在水处理中的应用
• 第三章 砷含量的测定
• 3.1 砷含量的测定方法
• 3.2 二乙基二硫代氨基甲酸银光度法的测定原理
• 3.3 试剂与溶液
• 3.4 实验所用仪器
• 3.5 标准曲线的绘制
• 3.6 计算方法
• 3.7 原料氟硅酸溶液中砷含量的测定
• 3.8 实验原料
• 第四章 活性炭改性的研究
• 4.1 酸、碱改性处理
• 4.1.1 实验操作
• 4.1.2 活性炭的酸、碱改性的筛选
• 4.1.3 活性炭的活化条件筛选
• 4.1.4 最优改性条件
• 4.2 铁盐改性处理
• 4.2.1 实验操作
• 4.2.2 数据处理与讨论
• 4.2.3 最优活化条件的选择
• 4.3 本章小结
• 第五章 改性活性炭除砷的研究
• 5.1 改性活性炭除砷工艺条件优化实验设计
• 5.2 统计分析
• 5.2.1 回归系数的计算
• 5.2.2 回归方程的显著性检验
• 5.2.3 回归系数的显著性检验
• 5.2.4 分析结果
• 5.3 改性活性炭的用量对除砷率的影响
• 5.4 反应温度对除砷率的影响
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 活性炭吸附法除砷的特点
• 6.2 活性炭改性的工艺优化
• 6.3 活性炭吸附法除砷的数学模型
• 6.4 改性活性炭吸附法除砷的最佳工艺条件
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录一 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 附录二 实验用药剂一览表
• 附录三 实验用仪器和设备的规格、型号及产地一览表