高性能铵离子交换材料制备及应用研究

论文摘要

已有许多方法用于废水脱氨氮,如吹脱法、气提法、折点加氯法、化学沉淀法、离子交换法、生物法、电渗析法、反渗透法等,尽管如此,随着水污染的不断加剧和人类对环境安全要求的提高,如何经济高效地脱除中水中的氨氮仍然是需要研究的重要课题。本论文以福建龙岩产特定高岭土（KAD）为原料,通过挤出滚圆、煅烧改性、碱改性方法制备一种对铵离子具有特异性能的离子交换材料,改性材料铵离子交换性能实验结果表明:改性温度对铵离子交换材料性能影响最大,改性氢氧化钠浓度次之,改性时间的影响最小。本研究所得高性能铵离子交换材料的饱和容量在43mg/g左右,远远高于改性前KAD的铵离子交换容量。在改性研究的基础上,对改性材料的选择性及再生工艺条件进行了研究,实验结果表明:改性离子交换材料对钙镁离子的选择性较铵离子强,在工业应用中应预先去除水中的钙、镁离子,避免其对改性材料脱氨氮能力的影响;高性能铵离子交换材料的最佳再生工艺为常温、pH为4-6、再生液体积为改性颗粒体积的3-4倍,再生率在85%以上。通过静态脱氨氮研究表明:高性能铵离子交换材料能将中水中的氨氮降至5mg/L以下,满足中水回用指标中氨氮指标的要求。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 氨氮脱除技术研究现状及中水应用现状
• 1.1.1 氨氮污染来源及危害
• 1.1.2 氨氮脱除方法简介及比较
• 1.1.3 氨氮去除技术研究现状
• 1.1.4 国内外中水应用情况简介
• 1.1.5 中水回用的重要意义及经济性分析
• 1.2 高岭土概况、改性方法及应用
• 1.2.1 高岭土的组成及结构
• 1.2.2 高岭土类型及分布
• 1.2.3 高岭土改性方法及应用
• 1.3 离子交换
• 1.3.1 离子交换过程
• 1.3.2 离子交换速度的影响因素
• 1.3.3 选择性及影响因素
• 1.3.4 离子交换技术的应用
• 1.4 选题目的及意义
• 1.5 研究内容
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验仪器及药品
• 2.2 铵离子的测定
• 2.2.1 标准溶液的标定
• 2.2.2 铵离子的分析测试方法
• 第三章 高性能铵离子交换材料制备及改性
• 3.1 高性能铵离子交换材料的制备工艺
• 3.1.1 实验材料及制备工艺
• 3.1.2 材料改性方法及方案
• 3.2 铵离子交换改性材料实验结果及讨论
• 3.2.1 正交实验直观分析、方差分析及贡献率分析
• 3.2.2 煅烧温度对材料铵离子交换性能的影响
• 3.2.3 改性温度对材料铵离子交换性能的影响
• 3.2.4 改性NaOH浓度对材料铵离子交换性能的影响
• 3.2.5 改性时间对材料铵离子交换性能的影响
• 3.3 离子交换与吸附定性分析及静态脱氨氮实验
• 3.4 小结
• 第四章 高性能铵离子交换材料特性及应用研究
• 4.1 机械强度、比表面积及孔隙率测定
• 4.1.1 改性材料的机械强度测定
• 4.1.2 改性材料比表面积及孔隙率测定
• 4.2 选择性系数测定
• 4.2.1 选择性系数测定方法及计算
• 4.2.2 改性材料对不同阳离子的选择性研究
• 4.3 洗脱再生性能研究分析
• 4.3.1 实验内容及再生率计算方法
• 4.3.2 再生剂用量对再生率的影响
• 4.3.3 再生温度对再生率的影响
• 4.3.4 再生剂pH值对再生率的影响
• 4.3.5 再生次数对在再生率的影响
• 4.4 饱和容量测定
• 4.4.1 CEC（阳离子交换容量）测定方法
• 4.4.2 改性材料饱和容量的测定
• 4.5 离子交换等温平衡曲线测定
• 4.5.1 等温平衡曲线的测定方法
• 4.5.2 等温平衡曲线测定操作流程及结果
• 4.6 动态柱实验及交换容量测定
• 4.6.1 交换取高度的计算方法
• 4.6.2 流出曲线测定
• 4.7 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢