载纳米铁花生壳的制备及其吸附除磷性能研究

发布时间：2017-04-09 16:25

  本文关键词：载纳米铁花生壳的制备及其吸附除磷性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：磷是引起水体富营养化的重要元素之一。据报道,当湖泊和海洋中磷的浓度超过0.03 mg/L时,极易发生蓝藻或赤发潮。为此,一些发达国家已经把废水磷排放标准从0.5～1.0 mg/L提高至0.1 mg/L。近年来,我国水体富营养化现象日趋严重,而磷又是内河湖泊水体富营养化的限制性基质,因此提高污水磷排放标准是大势所趋。目前,国内外普遍采用的除磷技术主要有生物强化除磷和化学沉淀除磷,或者是两者的结合。把生物强化除磷与化学沉淀除磷结合在一起,可以把城镇污水处理厂出水总磷控制在0.5 mg/L以下,但很难把总磷控制在0.1 mg/L限值以下。纳米吸附材料可以高效地吸附去除水中的磷,并把磷控制在0.1 mg/L以下,但纳米材料分离比较困难。本文采用来源丰富、价格低廉的花生壳作为载体,制备负载型纳米氧化铁,并采用SEM.XRD和BET等方法对所制备的载纳米铁花生壳进行表征。同时,还研究了载纳米铁花生壳吸附除磷性能和脱附再生方法,富集在再生液中的磷可以回收利用,显示了良好的应用前景。研究结果表明,载纳米铁花生壳适宜的制备条件为：浸渍液由3 mol/L FeCl3和5mol/L NaCl组成,浸渍温度为298 K,热处理温度为328 K,热处理时间为12 h。负载在花生壳上的氧化铁颗粒呈球形,粒径约为30～100 nm；随着浸渍液中铁盐浓度的提高,花生壳上铁的负载量、载纳米铁花生壳的比表面积和吸附容量等都有不同程度的提高。载纳米铁花生壳吸附除磷的适宜pH值为6.0～7.0,其吸附过程符合Freundlich吸附等温模型,吸附动力学为准二级动力学,热力学分析显示ΔGo和AHθ0,ΔSθ0,说明吸附过程是自发、放热和熵增的过程。废水中常见的cl-、SO42-和NO3-等无机阴离子会降低载纳米铁花生壳的除磷效果,其影响的大小顺序是sO42-No3-Cl-。脱附液的NaOH浓度为0.3 mol/L,对载纳米铁花生壳具有良好的脱附效果。而且脱附液可以多次循环使用,以提高脱附液对磷的富集效果。载纳米铁花生壳经过2个吸附-再生循环之后,吸附和脱附的效果均趋于稳定。在连续吸附过程中,载纳米铁花生壳(K-3)的适宜吸附条件为：废水流速2 BV/h,吸附柱高径比7.39,在此条件下处理磷浓度为10 mg/L的模拟废水,穿透体积为72 BV。用0.3 mol/L的NaOH溶液作为脱附剂,在2 BV/h的脱附剂流速下,脱附7.5 h,脱附率约为86.7%。
【关键词】：花生壳 纳米铁 磷 吸附 脱附
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 磷污染11-13
• 1.1.1 水体中的磷11
• 1.1.2 水体富营养化现状11-13
• 1.1.3 水体富营养化的危害13
• 1.2 废水除磷的技术现状及发展趋势13-16
• 1.2.1 生物法13-15
• 1.2.2 化学沉淀法15
• 1.2.3 结晶法除磷15
• 1.2.4 吸附法15-16
• 1.3 吸附法除磷16-21
• 1.3.1 金属氧化物和氢氧化物吸附除磷16-18
• 1.3.2 工业副产物除磷18-19
• 1.3.3 生物质材料除磷19-21
• 1.4 研究内容与意义21-24
• 1.4.1 研究目的21-22
• 1.4.2 研究内容22-23
• 1.4.3 技术路线23-24
• 第2章 载纳米铁花生壳的制备及表征24-33
• 2.1 材料与方法24-27
• 2.1.1 实验试剂与仪器24-25
• 2.1.2 实验方法25-26
• 2.1.3 分析方法26
• 2.1.4 表征方法26-27
• 2.2 结果与讨论27-32
• 2.2.1 浸渍液浓度对花生壳载铁量的影响27-28
• 2.2.2 浸渍温度对花生壳载铁量和载纳米铁花生壳除磷性能的影响28
• 2.2.3 热处理温度对载纳米铁花生壳除磷性能的影响28-29
• 2.2.4 热处理时间对载纳米铁花生壳除磷性能的影响29-30
• 2.2.5 扫描电镜和XRD表征分析30-31
• 2.2.6 BET表征分析31
• 2.2.7 稳定性实验31-32
• 2.3 本章小结32-33
• 第3章 载纳米铁花生壳吸附除磷的间歇实验研究33-48
• 3.1 材料与方法33-34
• 3.1.1 实验试剂与仪器33
• 3.1.2 实验方法33-34
• 3.1.3 分析方法34
• 3.2 结果与讨论34-47
• 3.2.1 pH对载纳米铁花生壳除磷性能的影响34-35
• 3.2.2 吸附等温线35-38
• 3.2.3 吸附动力学38-40
• 3.2.4 吸附热力学40-41
• 3.2.5 共存无机阴离子的竞争吸附作用41-42
• 3.2.6 吸附剂的再生42-43
• 3.2.7 不同浓度的NaOH溶液的脱附效果43-44
• 3.2.8 NaOH溶液多次循环使用的脱附效果44-46
• 3.2.9 载纳米铁花生壳重复使用可行性46-47
• 3.3 本章小结47-48
• 第4章 载纳米铁花生壳吸附除磷的连续实验研究48-54
• 4.1 材料与方法48-49
• 4.1.1 实验试剂与仪器48
• 4.1.2 实验方法48-49
• 4.1.3 分析方法49
• 4.2 结果与讨论49-53
• 4.2.1 流速对吸附效果的影响49-50
• 4.2.2 吸附柱高径比对吸附效果的影响50-51
• 4.2.3 共存无机阴离子对吸附除磷效果的影响51-52
• 4.2.4 流速对脱附效果的影响52-53
• 4.3 本章小结53-54
• 第5章 Lewatit FO36和Bayoxide E33吸附除磷附性能研究54-63
• 5.1 材料与方法54-55
• 5.1.1 实验试剂与仪器54
• 5.1.2 实验方法54-55
• 5.1.3 分析方法55
• 5.2 结果与讨论55-61
• 5.2.1 pH对材料除磷性能的影响55-56
• 5.2.2 温度对吸附除磷性能的影响56
• 5.2.3 吸附时间对吸附效果的影响56-57
• 5.2.4 吸附等温线57-58
• 5.2.5 废水流速对吸附效果的影响58-60
• 5.2.6 脱附剂流速对脱附效果的影响60-61
• 5.3 本章小结61-63
• 第6章 结论与建议63-64
• 6.1 结论63
• 6.2 建议63-64
• 参考文献64-70
• 致谢70-71
• 附录 攻读硕士期间的科研成果71

【参考文献】

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本文编号：295674