粉煤灰合成沸石及其脱氮除磷的研究

论文摘要

作为燃煤电厂的主要固体废弃物,粉煤灰的年排放量高达3000多万吨,年增储灰场用地50多万亩。不但占用大量土地,而且对大气、水体及土壤环境都造成严重污染。目前国内外粉煤灰资源化技术研究主要集中于建材制品、建材工程、道路工程和土壤改良等方面,资源化技术显得比较粗糙且产业链很短。而将其应用于废水处理方面的研究成果较少且深度不够,没有对粉煤灰这一资源进行最大限度的开发利用。氮和磷是水体富营养化的主要控制因子,去除污水中的氨氮和磷酸盐一直是研究的热点和难点。本文目的在于利用粉煤灰这一工业固体废弃物为原料合成粉煤灰沸石,研究合成过程中温度、反应时间、液固比和NaOH浓度等合成条件对沸石生成以及沸石脱氮除磷能力的影响,并探讨其在脱氮除磷方面的特性和机理。所得主要结论如下：（1）合成沸石对氨氮的去除率在PH为7-9时最高（约60%）,在7以下和9以上时去除率明显下降,甚至低于25%；在PH为7—9时对磷的去除率最低（74%左右）,在7以下和9以上时去除率升高,最高达到94%。合成沸石的氨氮吸附机理为阳离子交换作用,对磷的去除除化学沉淀作用外尚有其他吸附机制。（2）合成沸石对实际污水中氨氮和磷酸盐有较好的去除效果,进水PH、氨氮、磷浓度和水力负荷对沸石颗粒柱的脱氨除磷效果都有影响；污水中的阳离子浓度对沸石的氨氮吸附容量有较大影响,而进水PH值对磷的去除有较大影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 水体富营养化
• 1.1.1 水体富营养化的形成
• 1.1.2 水体富营养化的现状与危害
• 1.1.3 塌陷区水体富营养化现状
• 1.2 粉煤灰利用
• 1.3 沸石结构性能与用途
• 1.3.1 沸石
• 1.3.2 沸石的结构与性质
• 1.4 沸石合成机理与方法
• 1.4.1 沸石合成机理
• 1.4.2 沸石合成方法
• 1.5 研究内容及技术路线
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 技术路线
• 2 粉煤灰沸石的合成
• 2.1 粉煤灰形成
• 2.2 粉煤灰物理化学性质
• 2.2.1 粉煤灰的化学组成
• 2.2.2 粉煤灰的结构
• 2.2.3 粉煤灰的物理性质
• 2.2.4 粉煤灰的化学性质
• 2.3 粉煤灰制沸石可行性与影响因素
• 2.3.1 粉煤灰制成沸石的可行性
• 2.3.2 粉煤灰合成沸石的影响因素
• 2.4 沸石脱氮除磷传统方法以及机理分析
• 2.4.1 沸石去除氨氮和磷机理
• 2.4.2 传统的脱氮除磷工艺
• 2.4.3 生物脱氮除磷存在的问题
• 2.5 粉煤灰沸石的合成实验
• 2.5.1 实验材料
• 2.5.2 实验仪器
• 2.5.3 实验方案的选择
• 3 沸石对氨氮的去除试验
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 优选沸石合成条件的单因素实验
• 3.2.1 碱液浓度对合成沸石脱氮性能的影响
• 3.2.2 合成温度对合成沸石脱氮性能的影响
• 3.2.3 合成时间对合成沸石脱氮性能的影响
• 3.2.4 液固比对合成沸石脱氮性能的影响
• 3.3 优选沸石合成条件的正交实验
• 3.4 最优条件下合成沸石对甲胺废水的去除效果
• 3.5 合成沸石脱氮最佳条件的确定
• 3.5.1 沸石投加量对去除效果的影响
• 3.5.2 PH值对去除效果的影响
• 3.5.3 反应时间对去除效果的影响
• 3.5.4 交换阳离子种类对去除效果的影响
• 3.6 沸石与粉煤灰对氨氮去除能力的比较
• 3.7 小结
• 4 沸石对磷的去除试验
• 4.1 实验材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验方法
• 4.2 优选沸石合成条件的单因素实验
• 4.2.1 碱液浓度对合成沸石除磷性能的影响
• 4.2.2 合成温度对合成沸石除磷性能的影响
• 4.2.3 合成时间对合成沸石除磷性能的影响
• 4.2.4 液固比对合成沸石除磷性能的影响
• 4.3 优选沸石合成条件的正交实验
• 4.4 最优合成条件下合成沸石对塌陷区废水的去除效果
• 4.5 最优合成沸石对磷的去除实验
• 4.5.1 反应时间对去除效果的影响
• 4.5.2 沸石投加量对去除效果的影响
• 4.5.3 PH值对去除效果的影响
• 4.5.4 阳离子饱和类型对去除效果的影响
• 4.6 沸石与粉煤灰除磷效果比较
• 4.7 小结
• 5 粉煤灰沸石滤柱脱氮除磷
• 5.1 粉煤灰沸石的制备
• 5.2 滤柱参数与实验方法
• 5.3 滤柱运行效果考察
• 5.3.1 引言
• 5.3.2 对氨氮的去除效果
• 5.3.3 对磷的去除效果
• 5.3.4 PH变化对滤柱运行效果的影响
• 5.4 粉煤灰合成沸石脱氮除磷与生物法的比较
• 5.5 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介及读研期间主要科研成果