铝酸三钙在水体中对无机阴离子的去除行为及机理研究

发布时间：2023-12-11 18:38

　　近年来，我国水资源污染现象突出，畜禽养殖、制药、化学制剂等行业排放出大量以磷酸盐、硫酸盐和硝酸盐等无机阴离子为主体的废水，严重污染水体，对环境和人类健康产生直接威胁。因此，有效降低污水中的无机阴离子浓度，控制其排入水体的含量，具有重要的现实意义。 在众多去除无机阴离子的方法中吸附法凭借其简单的工艺和较低的运行成本，并且可实现吸附剂再生和资源回收利用的双重作用，备受瞩目。其中LDHs类化合物凭借其优良的阴离子吸附性能而成为研究热点。铝酸三钙(3CaO·Al2O3，简写为C3A)是普通硅酸盐水泥熟料主要矿物之一，它的一个显著特点是在水化过程中可形成钙基LDH，其层间的OH-容易被其他阴离子交换。因此，C3A在无机阴离子废水处理方面有很大潜力。 本课题以水体中NO3-、SO42-和PO43-三种阴离子为代表，以在C3A水化物层间结构中高效去除为目标，通过改变温度和溶液初始pH等手段，重点探索介质环境对C3A的阴离子吸附容量和吸附速度等行为的控制作用。同时，研究工作中通过等温吸附实验和动力学实验以及溶液和固相组分的测定，利用XRD、FTIR表征手段揭示了C3A与NO3-、SO42-和PO43-...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 研究背景
        1.1.1 我国水资源污染现状
        1.1.2 无机离子污染与危害及其处理方法
    1.2 层状矿物 LDHS材料概述
        1.2.1 LDHs 的结构特征
        1.2.2 LDHs 的主要特征
        1.2.3 LDHS 的结构表征方法
    1.3 铝酸三钙(C₃A)概述
        1.3.1 C₃A 材料概述
        1.3.2 C₃A 的合成
    1.4 课题研究目的、内容和技术路线
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线
    1.5 创新点
第2章 实验过程和方法
    2.1 主要试剂和仪器设备
    2.2 实验方法与步骤
        2.2.1 C₃A 的合成与表征
        2.2.2 吸附动力学行为
        2.2.3 等温吸附行为
    2.3 结构表征及元素浓度测定
        2.3.1 XRD 光谱分析
        2.3.2 红外光谱分析
        2.3.3 SEM 分析
        2.3.4 无机阴离子浓度的测定
第3章 C₃A 的结构表征
    3.1 C₃A 的 XRD 图谱分析
    3.2 C₃A 的 SEM 分析
    3.3 C₃A 的 TG-DTA-MS 分析
    3.4 C₃A 的 FTIR 分析
第4章 C₃A 对无机离子的吸附特性
    4.1 C₃A 对 NO3
-的吸附行为
        4.1.1 吸附动力学
        4.1.2 吸附等温线
    4.2 C₃A 化合物对 SO4
2-的吸附行为
        4.2.1 吸附动力学
        4.2.2 吸附等温线
    4.3 C₃A 对 PO₄(3-)的吸附行为
        4.3.1 吸附动力学
        4.3.2 吸附等温线
第5章 C₃A 对无机阴离子的吸附机制初探
    5.1 C₃A 化合物对 NO3
-的作用机制
        5.1.1 溶液组分分析
        5.1.2 固体产物分析
    5.2 C₃A 化合物对 SO4
2-的作用机制
        5.2.1 溶液组分分析
        5.2.2 固体产物分析
    5.3 C₃A 化合物对 PO₄(3-)的作用机制
        5.3.1 溶液组分分析
        5.3.2 固体产物分析
    5.4 C₃A 吸附无机阴离子作用机制对比分析
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 进一步工作的方向
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3873133

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