煤矸石对水中磷的吸咐特性研究

发布时间：2017-12-14 07:41

  本文关键词：煤矸石对水中磷的吸咐特性研究

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【摘要】：水体富营养化是我国以及全球亟待解决的环境问题之一。磷是引起水体富营养化的决定性因子,去除水体中的磷是解决水体富营养化的关键所在。煤矸石是我国排放量较大的工业固体废弃物之一,其堆放在环境中,对生态环境以及人类健康都产生了一定危害。本文利用固体废弃物煤矸石作为吸附剂,降低水体中的磷含量,为解决水体富营养化和煤矸石的利用提供了参考数据。本研究使用了多种分析方法对吸附材料进行了表征分析,揭示了其吸附磷的可能性。研究了不同粒径、溶液pH、共存离子、温度和初始浓度等条件对煤矸石吸磷效果的影响。利用不同吸附等温模式、吸附动力学模式以及热力学公式拟合了已得到的实验数据,对吸附过程进行了分析,探究了煤矸石吸附磷的反应机理。同时,研究了吸附饱和的煤矸石解析磷的效果以及煤矸石中微量重金属元素的浸出性,为煤矸石的实际应用提供了一定的参考价值。获得的主要结论如下：(1)高岭土和石英是煤矸石的主要成分,煤矸石的结构是片状的；BET测试结果表明煤矸石的孔径分布不均匀,以中孔为主,含有少量的大孔和微孔；(2)粒径小于200目的煤矸石体现良好的吸磷性能；最佳pH值为6-7；环境介质对磷的吸附影响不大；温度升高有利于吸附反应进行,属于吸热反应；(3)吸附等温线可知煤矸石对磷的最大吸附量为2.26 mg/g,高于高岭土和蒙脱石等其他天然矿物质对磷的吸附量。煤矸石对磷的吸附过程更符合Langmuir模型、伪二级动力学方程,说明煤矸石对磷的吸附属于单层吸附、吸附类型为化学吸附。颗粒内扩散方程中三个阶段的拟合效果较好,说明外扩散和颗粒内扩散模式共同决定了反应速率。由热力学结果可知,吸附反应是白发、吸热、物理吸附的过程。综合动力学和热力学研究结果,煤矸石吸附磷的反应是物理吸附和化学吸附共存的过程;(4)在酸性溶液中煤矸石的解析磷效果最好,其次为碱性溶液,在纯水中也有少量的析出。在一定浓度范围内,酸和碱的浓度越高,解析效果越好。经过长时间的浸泡,煤矸石的浸出液只检出一种重金属元素Zn,且其含量远低于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的Ⅲ类标准值,说明煤矸石可以作为吸附剂应用到水体中磷的吸附去除。
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703

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本文编号：1287107