基于载镁生物质炭的废水氮磷回收及其对水中铅、铜去除性能的研究
发布时间：2022-02-13 11:15
利用直接沉淀-热改性法制备镁盐改性生物质炭（Mg（OH）2-BC）,通过吸附-鸟粪石结晶沉淀深度耦合技术,在模拟沼液中实现了该材料对氮、磷的高效回收。并将Mg（OH）2-BC回收氮磷后的产物,鸟粪石负载-生物质炭（MAP-BC）应用于废水中铅、铜等重金属离子的去除,为畜禽沼液中氮、磷营养素的资源化回收利用提供了一种可行的路径。研究的主要结论如下:（1）以生物质炭为基底材料,通过与氯化镁及氢氧化钠在液相中直接沉淀反应制备前驱体,烘干后置于马弗炉中在450℃下真空焙烧2 h后可得到Mg（OH）2-BC。（2）当改性材料投加量为0.3 g/L;混合液初始氮、磷浓度分别为120 mg/L、60 mg/L;混合液初始pH=8;反应温度为298.15 K时,Mg（OH）2-BC对模拟沼液中氮磷的吸附量分别可达130.0 mg/g和58.83 mg/g。实验结果表明,Mg（OH）2-BC吸附氮磷的最优溶液初始pH为8;Mg（OH）2-BC对溶液中氮磷的吸附更符合准二级动...
【文章来源】：郑州大学河南省211工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同Mg(OH)
25图 3.5 混合液初始 TP 浓度固定为(a)20 mg/L、(b) 40 mg/L、(c) 60 mg/L、(d) 80mg/L，初始氨氮浓度变化时 BC 与 Mg(OH)2-BC 对 TAN 及 TP 的吸附量Fig. 3.5 The adsorption capacity of BC and Mg(OH)2-BC for TAN and TP at differentinitial ammonia nitrogen concentration when initial TP concentration was (a)20 mg/L,(b) 40mg/L,(c) 60 mg/L,(d) 80 mg/L.从图 3.5 可以看出，基底材料 BC 对 TAN 的吸附量随溶液初始氨氮浓度的升高微微上升，但当氨氮浓度超过60mg/L后对其的吸附量维持稳定，不再上升。这是由于 BC 对氨氮的吸附为物理吸附，带正电的氨氮由于静电作用吸附在 BC带负电的表面上，当溶液中氨氮的离子强度达到一定程度时，由于 BC 表面活性吸附位点的减少，BC 对氨氮的吸附达到了饱和。同样的，由于电性相斥，带负电的 BC 表面对带负电的 TP 则几乎没有吸附能力。改性后，由于载镁改性材料上负载的 Mg(OH)2在水中电离出带正电的 MgOH+，不仅会使溶液中的磷酸根聚积在材料附近，而且会与溶液中的铵根离子及磷酸根离子共反应生成MAP沉淀
图 3.6 混合液初始 TP 浓度固定为(a)20 mg/L、(b) 40 mg/L、(c) 60 mg/L、(d) 80mg/L，混合液氮磷比变化时 Mg(OH)2-BC 对 TAN 及 TP 的吸附量Fig. 3.6 The adsorption capacity of BC and Mg(OH)2-BC for TAN and TP at differentTAN:TP ratio when initial TP concentration was (a)20 mg/L,(b) 40 mg/L,(c) 60 mg/L,(d) 80mg/L.为了筛选 Mg(OH)2-BC 回收氮磷的最优混合液氮磷初始浓度及氮磷比，.7(a)、(b)、(c)分别给出了在四个不同的初始 TP 浓度（20 mg/L，40 mg/L，g/L，80mg/L）下，初始氨氮变化时 Mg(OH)2-BC 对 TAN 的吸附量、对 TP 附量，以及反应后溶液的终点 pH 的变化。从图 3.7(a)和(b)中可以看出，大体上，Mg(OH)2-BC 对 TAN 及 TP 的吸附随混合液中初始氮磷浓度升高而升高的。混合液初始 TP 浓度=80mg/L 与混初始 TP 浓度=60 mg/L 的批量吸附实验中改性材料对氮磷的吸附量较为接近显著高于混合液初始 TP 浓度=40 mg/L 与混合液初始 TP 浓度=20 mg/L 的吸附实验.这是由于改性材料投加量固定的情况下，其所负载的 Mg2+的含量定的，通过鸟粪石结晶沉淀所回收的氮磷也是有限的。当混合液 TP 浓度
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫酸改性小麦秸秆生物炭对氨氮吸附特性研究[J]. 左昊,徐康宁,孟萍萍,汪诚文. 应用化工. 2017(07)
[2]载氧化镁水生植物生物炭的特性表征及对水中磷的吸附[J]. 孟庆瑞,崔心红,朱义,何小丽,张群. 环境科学学报. 2017(08)
[3]改性玉米芯生物炭对废水中铜和氨氮的吸附[J]. 王旭峰,郑立安,刘毛,乐盼,杨开,王弘宇. 工业水处理. 2017(01)
[4]中国磷资源与磷化工可持续发展[J]. 马鸿文,刘昶江,苏双青,孙华,刘梅堂. 地学前缘. 2017(06)
[5]Study on the mechanism of copper-ammonia complex decomposition in struvite formation process and enhanced ammonia and copper removal[J]. Cong Peng,Liyuan Chai,Chongjian Tang,Xiaobo Min,Yuxia Song,Chengshan Duan,Cheng Yu. Journal of Environmental Sciences. 2017(01)
[6]畜禽养殖废水厌氧消化液好氧处理研究与应用现状[J]. 王兰,邓良伟,王霜,宋立,郑丹,刘刈,蒲晓东,王智勇. 中国沼气. 2015(05)
[7]磷酸铵镁结晶法回收养殖废水中磷素研究进展[J]. 方慈,张涛,江荣风,赵煦阳. 水处理技术. 2015(09)
[8]牛粪生物炭对水中氨氮的吸附特性[J]. 马锋锋,赵保卫,刁静茹,钟金魁,李安邦. 环境科学. 2015(05)
[9]热解条件对生物炭性质和氮、磷吸附性能的影响[J]. 王章鸿,郭海艳,沈飞,李阳,王卿. 环境科学学报. 2015(09)
[10]铁改性生物炭对磷的吸附及磷形态的变化特征[J]. 蒋旭涛,迟杰. 农业环境科学学报. 2014(09)
博士论文
[1]不同生物质原料和制备温度对生物炭物理化学特征的影响[D]. 韦思业.中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所) 2017
[2]沼液营养物的沸石吸附回收与利用[D]. 邢赜.西南大学 2013
硕士论文
[1]畜禽粪便沼液预处理及磷酸铵镁法回收磷的研究[D]. 马泉智.中国地质大学（北京） 2013
[2]化学沉淀法去除养猪场废水中氨氮的试验研究[D]. 闵敏.武汉大学 2005
本文编号：3623089
【文章来源】：郑州大学河南省211工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同Mg(OH)
25图 3.5 混合液初始 TP 浓度固定为(a)20 mg/L、(b) 40 mg/L、(c) 60 mg/L、(d) 80mg/L，初始氨氮浓度变化时 BC 与 Mg(OH)2-BC 对 TAN 及 TP 的吸附量Fig. 3.5 The adsorption capacity of BC and Mg(OH)2-BC for TAN and TP at differentinitial ammonia nitrogen concentration when initial TP concentration was (a)20 mg/L,(b) 40mg/L,(c) 60 mg/L,(d) 80 mg/L.从图 3.5 可以看出，基底材料 BC 对 TAN 的吸附量随溶液初始氨氮浓度的升高微微上升，但当氨氮浓度超过60mg/L后对其的吸附量维持稳定，不再上升。这是由于 BC 对氨氮的吸附为物理吸附，带正电的氨氮由于静电作用吸附在 BC带负电的表面上，当溶液中氨氮的离子强度达到一定程度时，由于 BC 表面活性吸附位点的减少，BC 对氨氮的吸附达到了饱和。同样的，由于电性相斥，带负电的 BC 表面对带负电的 TP 则几乎没有吸附能力。改性后，由于载镁改性材料上负载的 Mg(OH)2在水中电离出带正电的 MgOH+，不仅会使溶液中的磷酸根聚积在材料附近，而且会与溶液中的铵根离子及磷酸根离子共反应生成MAP沉淀
图 3.6 混合液初始 TP 浓度固定为(a)20 mg/L、(b) 40 mg/L、(c) 60 mg/L、(d) 80mg/L，混合液氮磷比变化时 Mg(OH)2-BC 对 TAN 及 TP 的吸附量Fig. 3.6 The adsorption capacity of BC and Mg(OH)2-BC for TAN and TP at differentTAN:TP ratio when initial TP concentration was (a)20 mg/L,(b) 40 mg/L,(c) 60 mg/L,(d) 80mg/L.为了筛选 Mg(OH)2-BC 回收氮磷的最优混合液氮磷初始浓度及氮磷比，.7(a)、(b)、(c)分别给出了在四个不同的初始 TP 浓度（20 mg/L，40 mg/L，g/L，80mg/L）下，初始氨氮变化时 Mg(OH)2-BC 对 TAN 的吸附量、对 TP 附量，以及反应后溶液的终点 pH 的变化。从图 3.7(a)和(b)中可以看出，大体上，Mg(OH)2-BC 对 TAN 及 TP 的吸附随混合液中初始氮磷浓度升高而升高的。混合液初始 TP 浓度=80mg/L 与混初始 TP 浓度=60 mg/L 的批量吸附实验中改性材料对氮磷的吸附量较为接近显著高于混合液初始 TP 浓度=40 mg/L 与混合液初始 TP 浓度=20 mg/L 的吸附实验.这是由于改性材料投加量固定的情况下，其所负载的 Mg2+的含量定的，通过鸟粪石结晶沉淀所回收的氮磷也是有限的。当混合液 TP 浓度
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫酸改性小麦秸秆生物炭对氨氮吸附特性研究[J]. 左昊,徐康宁,孟萍萍,汪诚文. 应用化工. 2017(07)
[2]载氧化镁水生植物生物炭的特性表征及对水中磷的吸附[J]. 孟庆瑞,崔心红,朱义,何小丽,张群. 环境科学学报. 2017(08)
[3]改性玉米芯生物炭对废水中铜和氨氮的吸附[J]. 王旭峰,郑立安,刘毛,乐盼,杨开,王弘宇. 工业水处理. 2017(01)
[4]中国磷资源与磷化工可持续发展[J]. 马鸿文,刘昶江,苏双青,孙华,刘梅堂. 地学前缘. 2017(06)
[5]Study on the mechanism of copper-ammonia complex decomposition in struvite formation process and enhanced ammonia and copper removal[J]. Cong Peng,Liyuan Chai,Chongjian Tang,Xiaobo Min,Yuxia Song,Chengshan Duan,Cheng Yu. Journal of Environmental Sciences. 2017(01)
[6]畜禽养殖废水厌氧消化液好氧处理研究与应用现状[J]. 王兰,邓良伟,王霜,宋立,郑丹,刘刈,蒲晓东,王智勇. 中国沼气. 2015(05)
[7]磷酸铵镁结晶法回收养殖废水中磷素研究进展[J]. 方慈,张涛,江荣风,赵煦阳. 水处理技术. 2015(09)
[8]牛粪生物炭对水中氨氮的吸附特性[J]. 马锋锋,赵保卫,刁静茹,钟金魁,李安邦. 环境科学. 2015(05)
[9]热解条件对生物炭性质和氮、磷吸附性能的影响[J]. 王章鸿,郭海艳,沈飞,李阳,王卿. 环境科学学报. 2015(09)
[10]铁改性生物炭对磷的吸附及磷形态的变化特征[J]. 蒋旭涛,迟杰. 农业环境科学学报. 2014(09)
博士论文
[1]不同生物质原料和制备温度对生物炭物理化学特征的影响[D]. 韦思业.中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所) 2017
[2]沼液营养物的沸石吸附回收与利用[D]. 邢赜.西南大学 2013
硕士论文
[1]畜禽粪便沼液预处理及磷酸铵镁法回收磷的研究[D]. 马泉智.中国地质大学（北京） 2013
[2]化学沉淀法去除养猪场废水中氨氮的试验研究[D]. 闵敏.武汉大学 2005
本文编号：3623089
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