提高镧铁复合氧化物除磷剂再生效率及其机理探索研究

发布时间：2017-09-20 04:14

  本文关键词：提高镧铁复合氧化物除磷剂再生效率及其机理探索研究

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【摘要】：水体磷污染是目前河流、湖泊乃至海洋环境中的主要污染之一,控制磷排放并有效去除水体中的磷是水环境保护亟待解决的重要问题。稀土金属镧对磷的吸附应用具有高效性、专一性的特点,在除磷材料研究开发应用中具有良好前景。本论文在前期实验研究的基础上进一步研究,主要目的是解决La-Fe-O除磷剂再生效率低的问题。采用溶胶-共沉淀法制备镧系除磷剂,对La-Fe-O除磷剂进行吸附特性研究,结果表明：对于初始磷溶液浓度为30mg/L 和 50mg/L的含磷溶液,La-Fe-O除磷剂投加量为1g/L和1.5g/L时,其除磷效率基本趋于100%。在pH为5-7之间La-Fe-O除磷剂的吸附效果较好,说明该除磷剂适用于弱酸性水体除磷。La-Fe-O除磷剂反应28h后,基本达到吸附饱和,此时平衡吸附量为110.81 mg/g。由La-Fe-O除磷剂的XRD谱图可知La-Fe-O除磷剂中含有La2O3、Fe2O3以及LaFeO3。且采用溶胶-共沉淀法制备La-Fe-O除磷剂其结晶度由前期采用共沉淀法制备的24%提高为33%；La-Fe-O除磷剂平衡时的单位除磷量也由99.92mg/g提高为110.81 mg/g。采用NaOH法再生La-Fe-O除磷剂的最佳条件为：NaOH浓度为3mol/L、再生温度为120℃、液固比条件为80:1,反应5个小时,其脱磷效率可以达到93.62%。一次再生效率为94.95%。经过多次再生,除磷剂的再生率有所下降,前3次循环再生率也能达到84.8%。通过热重分析得出添加质量比为100：1的助剂Na2C03高温分解效果最好。未添加助剂真空蒸馏再生后,其再生率为57.8%,而添加助剂的再生率为66.32%,可见,添加助剂在一定程度上提高了La-Fe-O除磷剂的再生效率。通过XRD、FT-IR、 BET分析得出,NaOH溶液再生后主要产物为La(OH)3和而真空蒸馏再生法产物有少量的La2O3,真空蒸馏再生残留一定量的LaPO4和La2O3,磷,说明真空蒸馏再生法样品再生的不完全。再生前比表面积为6溶液再生法后的比表面积增大,为161.621 m2/g,而真空蒸馏再生后的比表面积明显4.316 m2/g, NaOH降低,只有5.810 m2/g。这说明溶液再生法一方面实现磷酸盐的解吸,另一方NaOH面实现除磷剂的改性,增大其比表面积,而真空高温对除磷剂内部结构产生了一定的变化,堵塞了一定的孔道,从而使比表面积降低。
【关键词】：La-Fe-O除磷剂 吸附 NaOH溶液再生 真空蒸馏再生 比表面积
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 绪论13-31
• 1.1 项目研究背景及意义13-17
• 1.1.1 磷的性质及迁移转化13-15
• 1.1.2 水体富营养化现状15-16
• 1.1.3 除磷方法16-17
• 1.2 吸附法理论基础及研究进展17-20
• 1.3 稀土元素污水除磷的研究与应用20-22
• 1.3.1 稀土元素污水除磷的优势20
• 1.3.2 稀土元素除磷研究现状20-22
• 1.4 吸附剂再生方法22-25
• 1.5 选题依据25-27
• 1.5.1 课题前期研究成果25-27
• 1.5.2 课题展望27
• 1.6 本课题研究内容、目的及意义27-31
• 1.6.1 本课题研究内容27-28
• 1.6.2 本课题研究目的及意义28-31
• 第二章 实验条件及方法31-43
• 2.1 实验材料31-32
• 2.1.1 实验试剂31
• 2.1.2 实验仪器31-32
• 2.2 实验设计方案32-34
• 2.3 实验方法34-39
• 2.3.1 除磷剂制备34
• 2.3.2 磷的测定方法34-36
• 2.3.3 磷静态吸附实验方法36-37
• 2.3.4 除磷剂真空再生及再生效率计算37-38
• 2.3.5 NaOH溶剂再生法38
• 2.3.6 除磷剂脱磷率及再生效率计算38-39
• 2.4 材料表征39-43
• 2.4.1 X射线衍射分析(XRD)39-40
• 2.4.2 X射线荧光光谱分析(XRF)40
• 2.4.3 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析40
• 2.4.4 比表面积(BET)分析40-41
• 2.4.5 热重分析(TGA)41-43
• 第三章 La-Fe-O除磷剂除磷影响因素实验研究43-53
• 3.1 La-Fe-O除磷剂投加量对除磷效果的影响43-44
• 3.1.1 实验方法43
• 3.1.2 结果与讨论43-44
• 3.2 初始磷浓度对除磷效果的影响44-45
• 3.2.1 实验方法44
• 3.2.2 结果与讨论44-45
• 3.3 溶液pH对除磷效果的影响45-47
• 3.3.1 实验方法45-46
• 3.3.2 结果与讨论46-47
• 3.4 吸附饱和时间确定47-48
• 3.4.1 实验方法47
• 3.4.2 结果与讨论47-48
• 3.5 La-Fe-O除磷剂的表征48-50
• 3.5.1 XRD分析48-49
• 3.5.2 FT-IR分析49
• 3.5.3 BET分析49-50
• 3.6 小结50-53
• 第四章 NaOH法再生除磷剂的影响因素及性能研究53-59
• 4.1 NaOH浓度对解吸效果的影响53-54
• 4.1.1 实验方法53
• 4.1.2 结果与分析53-54
• 4.2 NaOH溶液再生温度对解吸效果的影响54-55
• 4.2.1 实验方法54
• 4.2.2 结果与分析54-55
• 4.3 液固比对解吸效果的影响55-56
• 4.3.1 实验方法55
• 4.3.2 结果与分析55-56
• 4.4 NaOH溶液再生时间对解吸效果的影响56-57
• 4.4.1 实验方法56
• 4.4.2 结果与分析56-57
• 4.5 多次再生对除磷剂性能的影响57-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章 真空蒸馏添加助剂法再生除磷剂的性能研究59-67
• 5.1 热重分析助剂添加量对再生效果的影响59-62
• 5.1.1 实验方法59
• 5.1.2 结果与讨论59-62
• 5.2 真空蒸馏再生实验62-65
• 5.2.1 实验方法62
• 5.2.2 实验结果与讨论62-65
• 5.3 小结65-67
• 第六章 除磷剂再生性能分析67-75
• 6.1 采用两种方法再生前后的XRD分析67-68
• 6.2 采用两种方法再生前后的红外分析68-69
• 6.3 采用两种方法再生前后的BET分析69-72
• 6.3.1 BET比表面积69-70
• 6.3.2 吸附特性分析70-72
• 6.4 除磷剂再生机理分析72-73
• 6.5 本章小结73-75
• 第七章 结论与展望75-79
• 7.1 结论75-77
• 7.2 存在问题及改进方法77
• 7.3 展望77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-89
• 附录A 攻读硕士期间发表论文目录89

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本文编号：885834