硅酸盐矿物对废水中氨氮吸附性能的研究

论文摘要

随着我国社会经济的迅速发展,水体氨氮污染日益严重,且呈迅速发展趋势。氨氮的流失给环境造成了严重影响,尤其是水体富营养化,所以经济有效地控制氨氮废水污染已经成为当今环境工作者所面临的重大课题。硅酸盐矿物作为一类重要的非金属矿藏资源,在自然界中储量丰富、价格低廉。硅酸盐矿物因其具有独特的结构而表现出良好的吸附、过滤、分离、离子交换等物理化学性能,在污染治理与水环境修复中可以发挥独特的作用。本文在查阅、分析硅酸盐矿物结构、性质及其废水处理应用方面的文献基础上,选择沸石、凹凸棒石粘土和膨润土研究了其氨氮吸附特征,进而开展了改性及其对模拟氨氮废水和实际废水的脱氮处理效果研究。主要结果如下:首先对27种硅酸盐矿物材料进行了普查,通过对两种浓度氨氮溶液（0.5mg/L和5.0mg/L）吸附效果的对比,筛选出具有代表性的5种硅酸盐矿物作为本实验的进一步研究对象。采用焙烧、酸化、钠化和碱化四种改性方法对其改性,用模拟氨氮废水进行了吸附实验,通过对比可以发现:碱改性后的沸石、凹凸棒石粘土和膨润土对（300mg/L）模拟废水中氨氮的去除率比其他三种改性方法都要高得多。其次分别对5种天然矿物样品和5种改性矿物样品对氨氮的吸附性能进行研究。主要从吸附等温线和吸附动力学两方面研究样品对氨氮的吸附特点,同时考查了结构特征和pH值对吸附效果的影响。结果表明:碱化后矿物的比表面比天然的都得到较大的提高;氨氮在矿物上的吸附容量随着pH值的升高而增加,但在较高pH值下,其吸附容量反而降低;碱改性样品对氨氮的吸附性能得到很大程度的提高,其qm较高;最后将天然矿物样品和改性矿物样品用于处理浓度为19.82mg/L的实际畜禽废水,结果发现改性后的样品对实际废水的处理效果很好:碱改性ZL-1、ZL-4、AP-2、AP-10及膨润土对氨氮的去除率分别达到84.5%、87.1%、83.5%、72.8%和91.0%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本文的研究背景、目的和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究目的和意义
• 1.2 硅酸盐矿物对氨氮的吸附性能及其在氨氮水处理中的应用
• 1.2.1 沸石
• 1.2.1.1 沸石的结构特点
• 1.2.1.2 沸石在氨氮废水处理中的应用
• 1.2.1.3 沸石的改性
• 1.2.2 凹凸棒石粘土
• 1.2.2.1 凹凸棒石粘土的结构特点
• 1.2.2.2 凹凸棒石粘土在氨氮废水处理中的应用
• 1.2.2.3 凹凸棒石粘土的改性
• 1.2.3 膨润土
• 1.2.3.1 膨润土的结构特点
• 1.2.3.2 膨润土在氨氮废水处理中的应用
• 1.2.3.3 膨润土的改性
• 1.2.4 高岭土
• 1.2.4.1 高岭土的结构特点
• 1.2.4.2 高岭土在氨氮废水处理中的应用
• 1.2.4.3 高岭土的改性
• 1.3 研究目标、内容和技术路线
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容和方法
• 1.3.3 研究路线
• 参考文献
• 第二章 样品的筛选
• 2.1 引言
• 2.2 试验部分
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.1.1 模拟氨氮废水
• 2.2.1.2 供试样品
• 2.2.1.3 实验药品
• 2.2.1.4 实验仪器
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 沸石的筛选
• 2.3.2 凹凸棒石粘土的筛选
• 2.3.3 膨润土的筛选
• 2.3.4 高岭土的筛选
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 沸石对废水中氨氮吸附性能的研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验部分
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.1.1 模拟氨氮废水
• 3.2.1.2 实际废水
• 3.2.1.3 沸石
• 3.2.1.4 实验药品
• 3.2.1.5 实验仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.2.1 改性方法的筛选
• 3.2.2.2 结构分析
• 3.2.2.3 沸石对氨氮的吸附等温线
• 3.2.2.4 沸石对氨氮的吸附动力学
• 3.2.2.5 pH值对沸石吸附氨氮的影响
• 3.2.2.6 天然及改性沸石在畜禽废水中的应用
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 改性方法的筛选
• 3.3.2 结构分析
• 3.3.2.1 XRD图分析
• 3.3.2.2 比表面分析
• 3.3.3 沸石对氨氮的吸附等温线
• 3.3.4 沸石对氨氮的吸附动力学
• 3.3.5 pH值对氨氮去除效果的影响
• 3.3.6 天然及改性沸石在畜禽废水中的应用
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 凹凸棒石粘土对废水中氨氮吸附性能的研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.1.1 模拟氨氮废水
• 4.2.1.2 实际废水
• 4.2.1.3 凹凸棒石粘土
• 4.2.1.4 实验药品
• 4.2.1.5 实验仪器
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.2.1 改性方法的筛选
• 4.2.2.2 结构分析
• 4.2.2.3 凹凸棒石粘土对氨氮的吸附等温线
• 4.2.2.4 凹凸棒石粘土对氨氮的吸附动力学
• 4.2.2.5 pH值对氨氮去除效果的影响
• 4.2.2.6 天然及碱改性凹凸棒石粘土在畜禽废水中的应用
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 改性方法的筛选
• 4.3.2 样品结构分析
• 4.3.2.1 XRD图分析
• 4.3.2.2 比表面分析
• 4.3.3 凹凸棒石粘土对氨氮的吸附等温线
• 4.3.4 凹凸棒石粘土对氨氮的吸附动力学
• 4.3.5 pH值对氨氮去除效果的影响
• 4.3.6 天然及碱改性凹凸棒石粘土在畜禽废水中的应用
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 膨润土对废水中氨氮吸附性能的研究
• 5.1 引言
• 5.2 试验部分
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.1.1 模拟氨氮废水
• 5.2.1.2 实际废水
• 5.2.1.3 膨润土
• 5.2.1.4 实验药品
• 5.2.1.5 实验仪器
• 5.2.2 实验方法
• 5.2.2.1 改性方法的筛选
• 5.2.2.2 结构分析
• 5.2.2.3 膨润土对氨氮的吸附等温线
• 5.2.2.4 膨润土对氨氮的吸附动力学
• 5.2.2.5 pH值对氨氮去除效果的影响
• 5.2.2.6 天然及碱改性膨润土在畜禽废水中的应用
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 改性方法的筛选
• 5.3.2 结构分析
• 5.3.2.1 XRD图分析
• 5.3.2.2 比表面分析
• 5.3.3 膨润土对氨氮的吸附等温线
• 5.3.4 膨润土对氨氮的吸附动力学
• 5.3.5 pH值对氨氮去除效果的影响
• 5.3.6 天然及碱改性膨润土在畜禽废水中的应用
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 发表论文