一种新型纳米硬硅钙石材料处理焦化废水试验研究

论文摘要

根据国家环保总局的环保新要求及节能减排计划,到2009年所有酚氰废水处理站出水水质必须达到国家一级排放标准,进行新型纳米硬硅钙石材料处理焦化废水的试验研究,吸附剂产品的推出以及该产品与其他处理工艺相结合,完全符合“十一五”规划提出的减量化、再利用、资源化发展循环经济的原则。本文主要对新型纳米硬硅钙石材料吸附焦化废水氨氮（NH3-N）和COD的静态和动态动力学以及影响因素进行了实验研究,在此基础上进行了材料吸附动力学性能实验以及针对焦化废水和氨氮配水的连续运转对照实验,考察硬硅钙石用作新型水处理吸附材料的可行性及其吸附效果并优化工艺参数及运行条件。静态实验探讨了pH值、硬硅钙石粒度、投加量、废水初始浓度和搅拌时间等因素对材料吸附焦化废水氨氮的影响,得到最佳实验条件为:室温、搅拌频率为200r/min、pH值为8,粒度为0.022～0.2mm（80目以下）、吸附剂投加量为3.0g/100ml、废水初始浓度为89.97mg/L、搅拌时间180min。在上述条件下进行了材料吸附动力学性能实验,利用Langmuir等温式和Freundlich等温式对其吸附行为进行描述,寻求适用的吸附理论模式,揭示硬硅钙石吸附特征及吸附机理。硬硅钙石与活性炭吸附性能比较实验结果表明,当吸附剂投加量为2.5g/100ml时对焦化废水氨氮吸附效果差距最小,平衡吸附量分别为1.35mg/g和1.60mg/g,去除率分别为45.55%和47.25%。动态实验能够在更接近水处理实际条件下考察吸附性能和影响因素。小型动态实验研究了硬硅钙石柱高、粒度和废水初始浓度等因素对材料吸附过滤焦化废水氨氮和COD的影响并进行了验证实验。以氨氮去除率为指标的最佳工艺条件为:室温、pH为8,废水初始氨氮浓度21.33mg/L、粒度为40～80目、柱子高度为300mm,出水流速0.6ml/min,累积处理水量75ml时氨氮去除率为80.22 %,COD去除率10%以下;以COD去除率为指标的最佳工艺条件为:室温、pH为8,硬硅钙石的粒度为20～40目、柱子高度为400mm、废水初始COD为321.1mg/L,出水流速为1.2ml/min,累积处理水量75ml时氨氮去除率为58.28%,COD去除率10%以下。动态吸附实验的处理效果明显好于静态吸附实验的处理效果,且对氨氮的去除效果明显好于对COD的去除效果。在此基础进行了硬硅钙石滤柱针对焦化废水和只含氨氮的配水的连续运转实验,对比分析材料对两者的浊度（NTU）和氨氮（NH3-N）的去除效果,考察纳米硬硅钙石材料用作新型水处理吸附剂处理焦化废水的实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 我国水资源污染现状
• 1.1.2 焦化废水的特性及处理现状
• 1.2 纳米材料概述及其在环境保护中的应用
• 1.2.1 纳米材料概述
• 1.2.2 国内外纳米技术及纳米材料的发展状况
• 1.2.3 纳米材料的特殊结构及其在环境保护中的应用
• 2 硬硅钙石材料表征
• 2.1 硬硅钙石及其性质
• 2.2 硬硅钙石形成机理、合成及其影响因素
• 2.3 我国硬硅钙石制备技术及其在水处理领域应用情况
• 2.4 硬硅钙石处理废水机理分析
• 2.4.1 吸附原理
• 2.4.2 沉淀机理
• 2.4.3 过滤机理
• 3 课题研究目的和意义
• 3.1 课题来源
• 3.2 课题研究目的和意义
• 4 实验方案
• 4.1 实验材料
• 4.2 研究内容
• 4.3 实验方法
• 4.4 主要实验设备及测定指标
• 5 硬硅钙石吸附实验
• 5.1 硬硅钙石静态单因素吸附实验
• 5.1.1 pH 值对硬硅钙石吸附的影响
• 5.1.2 硬硅钙石粒度对吸附的影响
• 5.1.3 硬硅钙石投加量对吸附的影响
• 5.1.4 焦化废水初始浓度对吸附的影响
• 5.1.5 搅拌时间对硬硅钙石吸附的影响
• 5.2 硬硅钙石静态正交吸附实验
• 5.2.1 因素水平表
• 5.2.2 正交实验确定最佳实验条件
• 5.2.3 计算极差确定影响因素的主次关系
• 5.2.4 画极差趋势图确定最佳实验条件
• 5.3 硬硅钙石吸附动力学性能研究
• 5.3.1 测定硬硅钙石吸附平衡时间
• 5.3.2 求吸附等温式
• 5.3.3 硬硅钙石与活性炭吸附性能对比实验
• 5.4 硬硅钙石柱小型动态单因素吸附实验
• 5.4.1 硬硅钙石柱高对吸附的影响
• 5.4.2 硬硅钙石粒度对吸附的影响
• 5.4.3 焦化废水初始浓度对吸附的影响
• 5.5 硬硅钙石小型动态正交吸附实验
• 5.5.1 因素水平表
• 5.5.2 正交实验确定最佳实验条件
• 5.5.3 计算极差确定影响因素的主次关系
• 5.5.4 画极差趋势图确定最佳实验条件
• 5.6 硬硅钙石柱小型动态验证实验
• 5.7 硬硅钙石柱连续运转实验
• 5.7.1 实验目的
• 5.7.2 实验设计
• 5.7.3 硬硅钙石柱吸附运转实验结果
• 结论
• 建议
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢