凹凸棒土膜组件的制备及其在锅炉废水处理中的应用研究

发布时间：2017-10-22 09:26

  本文关键词：凹凸棒土膜组件的制备及其在锅炉废水处理中的应用研究

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【摘要】：经过几十年的发展,膜分离技术已在水处理领域得到了广泛应用。特别是无机陶瓷膜,因其机械性能优秀、化学性质稳定和耐苛性清洗等优点成为了膜法处理高温废水的首选材料。本文以商品级19通道三氧化二铝(Al2O3)陶瓷管(孔径8μm)为支撑体,粒径30～40 nm的凹凸棒土(ATP)作为成膜材料制备管状陶瓷膜,考察了分散剂的种类、分散剂的用量、凹凸棒土的浓度、热处理温度等因素对凹凸棒土成膜性能的影响,确定了最佳制备工艺：以0.2wt%的六偏磷酸钠作为分散剂3 wt%的凹凸棒土在水相中分散制成稳定悬浊液,通过浸浆成膜法在管式Al2O3微滤陶瓷支撑体通道内表面成膜,并在650℃下采用固态粒子烧结法制备不对称凹凸棒土膜。利用压汞法、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分别对支撑体和凹凸棒土膜进行了表征。结果表明：凹凸棒土膜的平均孔径为35.56 nm,远小于支撑体的平均孔径(～8μm)；煅烧成膜后凹凸棒土的晶相结构未发生显著变化,成膜后凹凸棒土晶体内依然保留着原有金属/非金属氧化物的相关晶相。构建凹凸棒土管状膜组件,以错流截留模式对模拟的锅炉废水中磷酸盐、硫酸盐、碳酸盐进行处理,研究表明管状膜组件对远小于其孔径的PO43-、SO42-、CO32均有去除效果,其去除率可达39.40%、58.37%和49.11%。探讨了凹凸棒土膜去除机理,其对远小于其孔径的离子的去除机理可能为吸附效应和道南效应。考察了油酸、胶体、沉淀物对凹凸棒土膜性能的影响确定了清洗技术,实验证明凹凸棒土膜的抗污染能力强清洗后水通量恢复率为98.16%。为了进一步提高凹凸棒土膜对无机离子的去除性能,以纳米级二氧化钛(Ti02)粉体对凹凸棒土进行掺杂改性处理,制备改性凹凸棒土膜。研究表明：当纳米二氧化钛与凹凸棒土的掺杂比为1：4.5时,改性膜组件对锅炉排污废水中离子去除率均有提高。
【关键词】：凹凸棒土 管状膜组件 模拟锅炉废水 离子去除 吸附 道南效应
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK223.51
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 绪论15-33
• 1.1 膜材料15-20
• 1.1.1 膜定义以及膜材料15-16
• 1.1.2 膜的分类16-18
• 1.1.3 无机膜材料18-19
• 1.1.4 无机膜材料发展史19
• 1.1.5 无机膜材料性能优势19-20
• 1.2 无机膜的制备原理及方法20-24
• 1.2.1 无机膜的制备原理20-21
• 1.2.2 烧结法制备无机膜21
• 1.2.3 溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备无机膜21-22
• 1.2.4 阳极氧化法制备无机膜22-23
• 1.2.5 气相沉积法制备无机膜23
• 1.2.6 水热法制备无机膜23-24
• 1.3 无机膜的表征方法24-27
• 1.3.1 成分分析24-25
• 1.3.2 表面形貌、膜厚度25
• 1.3.3 孔径分布、孔隙率25-26
• 1.3.4 无机膜的带电性26
• 1.3.5 接触角26-27
• 1.4 无机陶瓷膜组件27-31
• 1.4.1 片状膜组件27
• 1.4.2 管状膜组件27-29
• 1.4.3 渗透通量、膜阻力29
• 1.4.4 离子去除性能29-30
• 1.4.5 无机陶瓷膜组件应用30
• 1.4.6 无机膜的未来发展展望30-31
• 1.5 背景及意义31-33
• 1.5.1 研究背景31-32
• 1.5.2 主要内容、意义32-33
• 第二章 管式凹凸棒土膜制备及表征33-51
• 2.1 引言33-34
• 2.2 实验部分34-37
• 2.2.1 原料、试剂及仪器设备34-35
• 2.2.2 α-Al_2O_3支撑体ATP膜的制备35-36
• 2.2.3 ATP膜表征36-37
• 2.3 结果与讨论37-49
• 2.3.1 ATP膜制备工艺参数37-43
• 2.3.2 成膜前后宏观表面形貌比较43
• 2.3.3 成膜前后微观表面形貌比较43-44
• 2.3.4 XRD成分分析44-45
• 2.3.5 热重分析45-46
• 2.3.6 ATP膜抗压强度46-47
• 2.3.7 支撑体与膜的孔径分布47-49
• 2.3.8 表面接触角49
• 2.4 本章小结49-51
• 第三章 凹凸棒土膜离子去除性能及清洗研究51-67
• 3.1 引言51-52
• 3.2 实验部分52-54
• 3.2.1 试剂及仪器设备52-53
• 3.2.2 水通量及膜阻力53
• 3.2.3 模拟锅炉排污废水配置53
• 3.2.4 离子去除测试流程及标准53-54
• 3.2.5 污染实验54
• 3.3 结果与讨论54-61
• 3.3.1 水通量及膜阻力54-56
• 3.3.2 模拟中压锅炉排污废水56-59
• 3.3.3 模拟低压锅炉排污废水59-61
• 3.3.4 去除机理模型61
• 3.4 ATP膜的清洗过程61-64
• 3.4.1 污染后水通量61-62
• 3.4.2 煅烧处理62-63
• 3.4.3 化学清洗63-64
• 3.5 本章小结64-67
• 第四章 凹凸棒土膜改性研究67-75
• 4.1 引言67-68
• 4.2 实验部分68-69
• 4.2.1 实验药品及测试仪器68
• 4.2.2 ATP膜的改性68-69
• 4.2.3 微观表面形貌及孔结构69
• 4.2.4 水通量及离子去除性能测试69
• 4.3 结果与讨论69-73
• 4.3.1 ATP膜的酸改性研究69-70
• 4.3.2 ATP膜金属氧化物掺杂改性70
• 4.3.3 掺杂后微观表面形貌70-71
• 4.3.4 水通量变化71-72
• 4.3.5 孔径分布72-73
• 4.3.6 离子去除性能73
• 4.4 本章小结73-75
• 第五章 结论75-77
• 参考文献77-85
• 致谢85-87
• 研究成果及发表的学术论文87-89
• 作者和导师简介89-91
• 附件91-93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王峰;谢志鹏;千粉玲;张丽莉;孙加林;高波;;多孔陶瓷膜支撑体的制备研究进展[J];硅酸盐通报;2012年02期

2 徐南平;无机膜的发展现状与展望[J];化工进展;2000年04期

3 岳志新;马东祝;赵丽娜;赵寒梅;;膜分离技术的应用及发展趋势[J];云南地理环境研究;2006年05期

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本文编号：1077783