复合人工沸石颗粒脱氮除磷性能研究

发布时间：2020-09-08 14:32

　　 沸石的结构特征和物化性质决定了其具有较高的吸附和离子交换性能。目前,在污水处理领域,用沸石去除污染物质氨氮和磷日益受到关注。将天然沸石进行改性及处理并对粉体进行造粒,不仅可以明显提高氨氮和磷的去除效果,还利于吸附饱和后脱水,满足实际污水处理应用需要。将天然沸石粉体进行复合改性,分别制备出酸-热、碱-热、盐-热和碱液预处理-盐热复合改性沸石粉体,并对其进行吸附试验。结果发现,经碱液预处理-盐热复合改性后的沸石去除水中氨氮效果最好,在氢氧化钠溶液浓度为1.0mol·L-1、氯化钠溶液浓度为0.25 mol·L1-、焙烧温度为300℃、焙烧时间为2h时,氨氮去除率为95.9%,比天然沸石高41.4%。对该改性沸石在不同种类和浓度的盐溶液中进行负载处理,结果发现,在氯化镧浓度为0.015mol·L-1、溶液pH值为9、焙烧温度为250℃和焙烧时间2h时,负载镧后的沸石粉体除磷效果最佳,此时磷去除率为93.8%,比原沸石高91.9%。分别对碱液预处理-盐热复合改性及负载镧沸石粉体、复合改性沸石粉体添加钢渣骨架、复合改性沸石粉体添加活性炭三种情况进行造粒试验研究。重点考查了粘结剂种类(蒙脱石、水玻璃和KD1)及用量、沸石粒级比例(或钢渣、活性炭含量)、热处理温度和时间、形状和粒径对脱氮除磷效果和散失率的影响。结果发现,三种沸石颗粒的最佳制备条件为：沸石粗粒级(-0.15+0.075mm)含量为40%,KD1添加量为4%,热处理温度3000℃,热处理时间2h;钢渣含量为20%,KD1添加量为4%,热处理温度200℃,热处理时间2h：负载铁活性炭含量为20%,KD1添加量为6%,热处理温度300℃,热处理时间1.5h,外形尺寸均为φ1.5mm×2.5mm短柱状颗粒。此时,三种沸石颗粒对水中氨氮、磷去除率以及散失率分别为86.1%、87.3%、0；69.2%、79.8%、0：71.2%、66.8%、0。分别对三种颗粒的用量、吸附时间、振荡频率、溶液pH值、加入杂质离子进行吸附性能试验研究。结果发现,三种不同的沸石颗粒在添加量3.0g·L-1、吸附时间2h、振荡频率150r·min-1、溶液pH值为6-7时均可取得较好的脱氮除磷效果。对三种沸石颗粒进行实际城市污水二级出水处理,处理后的氨氮和磷含量符合地表水环境质量标准-V类水质标准。吸附特性研究表明,氨氮和磷吸附过程符合Langmuir方程,准二级反应动力学方程能较好描述氨氮和磷的吸附过程,吸附过程以液膜扩散和内扩散共同控制,并且该过程为吸热过程,温度升高,吸附量增加。沸石人工颗粒去除污水中氨氮的机理主要是离子交换、络合反应和吸附,除磷机理主要是沸石颗粒中负载的镧、钢渣中的阳离子、活性炭负载的铁与磷酸盐的络合和吸附作用。
【学位单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2016
【中图分类】：X703
【部分图文】：

本试验采用的沸石化学成分见表３－３，主要物理性质见表３－４，其中Ｐ表逡逑示密度、ＳＡ表示比表面积、ＣＥＣ表示阳离子交换容量、＾＾ｇ表示孔体积，Ｘ逡逑射线衍射图见图３－２。经检测，沸石种类主要为斜发沸石，另外有少量的丝逡逑光沸石，质量分数位于７０％－８０％之间。除了沸石外，其他矿物有石英、长石逡逑和绿泥石等。经碎磨、筛分及多次提纯，选取－０．０７５１１１１１１和－０．１５＋０．（＾５１１１１１１两逡逑个粒级产品作为初始试验样品。逡逑－１９－逡逑

逡逑（１）化Ｍ分析逡逑对碱－热改性沸石进行了表面形貌分析，ＳＥＭ图见图４－９。逡逑原巧石逡逑氯氧化巧－热改性沸石逡逑氯氧化巧－热改性沸石逡逑图４－９各种沸石ＳＥＭ图逡逑结果发现，天然沸石经碱－热改性后，表面粗糕不平，淲片状特征消失，逡逑－３１邋－逡逑

图４－１９各种沸石ＳＥＭ图逡逑经盐－热改性后的沸石表面明显与酸－热和碱－热改性后的特征不同

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本文编号：2814290