新型除磷填料的制备及吸附实验研究

发布时间：2017-09-29 15:12

  本文关键词：新型除磷填料的制备及吸附实验研究

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【摘要】：本研究以人工湿地除磷填料的开发为目的,将氨基功能高分子复合材料以混料方式制备氨基免烧陶粒,应用单因素实验确定粉煤灰、水泥、生石灰、石膏、氨基材料、氢氧化钠六种原料的较优掺量范围,再以Plackett-Burman实验设计筛选具有显著除磷效应的原料因子,通过Box-Behnken Design响应面法建立数学回归模型,考察显著原料因子对除磷效果的交互影响,计算最优的原料掺量,制备得到具有氨基功能的除磷免烧陶粒;以未添加氨基材料的普通免烧陶粒作对照,研究氨基陶粒和免烧陶粒的吸附除磷特性。配料实验结果表明:在单因素实验优选的原料掺量范围内,以磷去除率和颗粒强度为响应指标,采用Plackett-Burman实验设计筛选出对磷去除率显著影响的因子为粉煤灰和石膏,p值分别为0.0030和0.0418,对颗粒强度显著影响的因子是水泥、生石灰、石膏、氢氧化钠,p值分别为0.0001、0.0001、0.0120、0.0001;并根据原料的显著除磷效应排序筛选出粉煤灰、水泥、石膏、氢氧化钠做进一步的原料掺量优化。通过Box-Behnken Design(BBD)响应面分析,粉煤灰和石膏、粉煤灰和氢氧化钠对响应值磷去除率有显著的交互影响,p值分别为0.0108和0.0295;通过数学回归模型方程拟合的最优原料掺量为:粉煤灰60 g(54.5%)、水泥15 g(13.6%)、生石灰15 g(13.6%)、石膏3 g(2.7%)、氨基材料2 g(1.8%)、氢氧化钠15 g(13.6%)。吸附实验结果表明:添加了氨基材料的氨基陶粒和未添加氨基材料的免烧陶粒,对磷的吸附过程均符合Langmuir等温吸附模型;且二者对磷的吸附符合准二级动力学模型,理论饱和吸附量分别为0.0561 mg/g和0.0229 mg/g;吸附热力学0、、,表明氨基陶粒对磷的吸附过程是自发吸热熵增的过程。对氨基陶粒和免烧陶粒的等温吸附特性和吸附动力学特性做配对样本显著性差异t检验,两组数据检验的R2分别为0.998和0.937,相关性较强,且二者存在显著差异,p值分别为0.094和0.000。
【关键词】：陶粒 磷 Plackett-Burman 响应面法 吸附
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.4
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 人工湿地填料的除磷现状9-10
• 1.2 常用的除磷方法10-12
• 1.2.1 化学沉淀法10
• 1.2.2 吸附法10
• 1.2.3 生物法10-11
• 1.2.4 结晶法11-12
• 1.2.5 其他方法12
• 1.3 氨基功能材料的合成及应用12-16
• 1.3.1 氨基材料的合成12-14
• 1.3.2 氨基材料在废水处理中的应用14
• 1.3.3 氨基材料的吸附除磷机理14-16
• 1.4 水处理滤料的开发及应用16-18
• 1.4.1 水处理滤料开发的研究现状16
• 1.4.2 粉煤灰陶粒的研究现状16-17
• 1.4.3 陶粒改性的研究现状与发展17-18
• 1.5 研究目的、意义及内容18-21
• 1.5.1 课题来源18
• 1.5.2 研究目的18
• 1.5.3 研究内容和技术路线18-21
• 2 实验材料与方法21-27
• 2.1 实验材料21-22
• 2.1.1 实验原料21-22
• 2.1.2 实验试剂22
• 2.2 实验仪器及设备22-23
• 2.3 实验方法23-27
• 2.3.1 陶粒的制备工艺23
• 2.3.2 陶粒基本性能测试23-24
• 2.3.3 Plackett-Burman试验设计24-25
• 2.3.4 Box-Behnken Design（BBD）响应面法25-27
• 3 新型除磷填料的制备27-55
• 3.1 氨基材料的合成及表征27-28
• 3.1.1 材料的合成27
• 3.1.2 材料的表征27-28
• 3.2 新型除磷填料的制备28-31
• 3.2.1 单因素实验28-29
• 3.2.2 Plackett-Burman试验设计29-30
• 3.2.3 Box-Behnken Design（BBD）响应面法30-31
• 3.3 结果与讨论31-52
• 3.3.1 氨基材料的表征31-33
• 3.3.2 单因素实验结果33-38
• 3.3.3 Plackett-Burman试验结果38-42
• 3.3.4 Box-Behnken Design实验结果42-51
• 3.3.5 模型拟合51-52
• 3.3.6 新型除磷填料的表征52
• 3.4 本章小结52-55
• 4 新型除磷填料对水中磷酸盐的吸附研究55-69
• 4.1 实验试剂与仪器55
• 4.1.1 实验材料与试剂55
• 4.1.2 实验仪器55
• 4.2 吸附实验55-58
• 4.2.1 吸附等温曲线55-56
• 4.2.2 吸附动力学56-57
• 4.2.3 吸附热力学57-58
• 4.3 结果与讨论58-66
• 4.3.1 标准曲线58
• 4.3.2 吸附等温模型58-61
• 4.3.3 吸附动力学模型61-64
• 4.3.4 吸附热力学64-66
• 4.4 本章小结66-69
• 5 结论与展望69-71
• 5.1 结论69
• 5.2 展望69-71
• 致谢71-73
• 参考文献73-77
• 附录77
• A. 攻读硕士期间发表论文77
• B. 攻读硕士期间参与科研项目77

【参考文献】

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本文编号：942698