低浓度氨氮废水吸附基质研究及其吸附机理探讨

论文摘要

人工湿地作为富营养化水体水质改善的一种技术方法已经得到广泛的应用,但由于其中基质的选择较单一,造成了氨氮的去除率较低。本文研究了基质沸石、陶粒、蛭石及粉煤灰在天然和改性条件下处理低浓度氨氮的效果。结果表明:沸石及改性沸石处理低浓度氨氮废水的效果明显好于其它的基质;陶粒及改性陶粒不适宜处理低浓度氨氮废水;蛭石及改性蛭石吸附氨氮的效果不明显;粉煤灰改性前后吸附氨氮差别明显。盐改性技术对沸石与陶粒处理低浓度氨氮废水效果最好,而碱改性技术对蛭石和粉煤灰的效果最好。升高温度有利于沸石及改性沸石吸附氨氮,但不利于其他3种基质及改性基质吸附。对四种基质及改性基质pH在中性偏碱性条件下利于吸附,在强酸(pH=2)及强碱(pH=13)下不利于对氨氮的吸附,而天然粉煤灰在pH=2～13都不吸附氨氮。混合基质吸附试验结果表明:因为铵离子与磷酸根离子相互竞争基质中吸附点位,含有沸石的组对氨氮的吸附好于其他组,但吸附效果没有基质单独作用的好;含有蛭石的组对磷酸盐的吸附好于其他组。解吸结果表明所有组合对氨氮和磷酸盐的解吸量都小于其吸附量,所有组吸附后溶液都呈酸性,且解吸后溶液的酸性比吸附后溶液增强。沸石与陶粒组和沸石与蛭石组均对所添加的污染物均有很好的去除效果,但前者不如后者,后者的植物受到的协迫作用强于前者,自身修复的能力强于前者。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 人工湿地概述
• 1.2 氨氮在人工湿地中的存在形式及其去除途径
• 1.3 国内外的研究现状和发展动态
• 1.3.1 人工湿地基质去除氨氮作用机理
• 1.3.2 人工湿地及其基质的应用现状及进展
• 1.4 课题背景、研究意义及研究内容
• 1.4.1 课题背景及研究意义
• 1.4.2 研究内容及实验方案
• 1.5 材料性质与改性方法
• 1.5.1 材料来源与性质
• 1.5.2 基质的改性方法
• 第二章 基质吸附去除氨氮影响因素研究
• 2.1 实验测试项目及实验方法
• 2.1.1 测试项目及实验主要药品和仪器
• 2.1.2 基质的化学组成及表面形貌
• 2.1.3 实验方法
• 2.2 最大吸附量和吸附速率的计算
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 吸附时间对基质吸附氨氮的影响
• 2.3.2 初始氨氮浓度对基质及改性基质吸附氨氮的影响
• 2.3.3 pH对基质及改性基质吸附去除氨氮的影响研究
• 2.3.4 温度对基质吸附去除氨氮的影响及吸附热力学参数
• 2.4 基质吸附去除氨氮的机理探讨
• 2.4.1 沸石及改性沸石的扫描电镜结果分析
• 2.4.2 陶粒原样及改性陶粒的扫描电镜结果分析
• 2.4.3 蛭石及改性蛭石的扫描电镜结果分析
• 2.4.4 粉煤灰及改性粉煤灰的扫描电镜结果分析
• 2.5 小结
• 第三章 混合基质对氨氮和磷酸盐的吸附研究
• 3.1 实验测试项目及实验方法
• 3.1.1 测试项目及实验主要药品和仪器
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 混合基质对氨氮的吸附影响研究
• 3.2.2 混合基质对磷的吸附影响研究
• 3.2.3 混合基质吸附后溶液的pH
• 3.2.4 混合基质解吸实验结果
• 3.3 小结
• 第四章 基质吸附对植物生理指标的影响研究
• 4.1 实验材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验测试项目及实验主要药品和仪器
• 4.1.3 实验装置与方法
• 4.2 实验结果与讨论
• 4.2.1 水质指标的变化情况
• 4.2.2 植物生长的影响及植物体中总磷和总氮的含量
• 4.2.3 基质的变化情况
• 4.2.4 基质吸附的机理探讨
• 4.3 小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况