冬季条件下富营养化水体同步氮磷离子交换树脂材料研发
本文关键词：冬季条件下富营养化水体同步氮磷离子交换树脂材料研发 出处：《北京林业大学》2016年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：河水中氮磷元素含量的超标会导致自然水体的富营养化现象,造成水体环境的恶化,并最终危害人类健康。在冬季条件下,河水中溶解氧含量高、温度低、COD含量低,不具备反硝化菌的生长条件,难以进行反硝化,极易造成河水中硝酸盐浓度的超标。同时,在冬季环境下,水中植物代谢速率缓慢,对磷酸盐的吸收量低,因此,水中的磷酸盐含量也极易超标。本文主要研究利用阴离子交换树脂去除自然水体中超标硝酸盐和磷酸盐的可行性与影响因素。通过静态吸附实验和动态吸附实验,筛选出对磷酸盐和硝酸盐具有较好吸附性能的离子交换树脂,并从树脂制备的工艺着手,对树脂的合成材料进行优化,进一步改善树脂的吸附性能。实验表明,在常见的苯乙烯-二乙烯苯型阴离子交换树脂中,201×7(717)型树脂对硝酸盐和磷酸盐的吸附性能最好。经Langmuir模型分析,其对PO43-的饱和吸附量为22.22 mgP/g树脂,对NO3-的饱和吸附量为28.9 mgN/g树脂。在投加量为2 g/L时,201×7(717)型树脂能在90 min内达到对硝酸盐和磷酸盐的吸附饱和,经动态吸附实验研究,201×7(717)型树脂基本能实现在缓流水体中对磷酸盐和硝酸盐的大部分去除。在201×7(717)型树脂的基础上,通过对树脂制备工艺的探究,对树脂合成的材料比例进行了调节,合成了3组具有不同交联度的苯乙烯-二乙烯苯型阴离子交换树脂。研究结果表明,交联度为8%时,树脂对硝酸盐和磷酸盐的吸附性能最好,其对PO43-的饱和吸附量为22.47 mgP/g树脂,对NO3-的饱和吸附量为37.88 mgN/g树脂,分别较201×7(717)型树脂提高了1%和31%。但随着树脂聚合度的增加,树脂达到饱和状态所需要的时间也有所增长。为加快树脂对硝酸盐和磷酸盐的吸附速率,开展了在树脂氯甲基化过程使用FeCl3替代ZnCl3作为催化剂的研究,经实验,所合成的树脂201×8 (FeCl3)对PO43-的饱和吸附量为28.74 mgP/g树脂,对NO3-的饱和吸附量为39.06 mgN/g树脂,分别较ZnCl2作为催化剂时提高了28%和3%。在投加量同样为2g/L的条件下,201×8(FeCb)型树脂对P043-达到平衡吸附的时间较201×8(ZnCl2)型树脂减少了30min,对NO3-达到平衡吸附的时间减少了20min。在扫描电镜的观测下,201×8 (FeCl3)的比表面积更大,其外表面上可用于进行离子交换的自由离子密度更高。经考察,水体温度和水体中NH4+离子的浓度不会影响201×8 (FeCl3)型树脂对磷酸盐和硝酸盐的吸附性能,但水体中C1-离子和S042-离子的浓度则会抑制201×8 (FeCl3)型树脂对磷酸盐和硝酸盐的吸附性能,且磷酸盐和硝酸盐也会相互抑制201×8 (FeCl3)型树脂对彼此的吸附能力。经研究,在将201× 8 (FeCl3)型树脂实际用于水处理时,宜以3%wt的NaCl溶液做为树脂的再生液。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ425.23;X52
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，本文编号：1330488
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