改性镁剂脱硫废渣的除磷吸附性能与机理研究

发布时间：2017-12-17 19:35

  本文关键词：改性镁剂脱硫废渣的除磷吸附性能与机理研究

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【摘要】：围绕热电厂的镁剂脱硫废渣(MDR)的资源化利用以及废水除磷技术研究,结合“以废治废”的思路,提出了改性MDR制备新型除磷吸附剂的设想。研究了MDR制备除磷吸附剂(A-MDR)的活化及改性方法,考察了A-MDR的除磷吸附性能及影响因素,探究了除磷吸附机理。结果表明:(1)MDR主要成分是硅藻土和MgO,其中SiO_2占50%~60%;含镁化合物有约40%,金属氧化物(Al、Ca、Fe类)约有5%。MDR的改性方式中按吸附磷能力排列顺序为:H_2SO_4改性高温负载氧化铁NaOH溶液活化高温活化;最终确定以热活化(600℃)以及H2SO4改性(条件:酸浓度2.0mol/L,固-液比1:3.5,改性时间180min,温度65℃)的工艺制备成了A-MDR。改性后A-MDR表面附着了大量镁盐晶体;比表面积和孔容积分别增大了46.6%和28.0%;其表面存在Mg-OH等官能团,在磷的吸附过程中起着关键作用;XRD结果表明MDR中的大部分MgO被活化为MgSO_4等镁盐,表面活性增强。(2)A-MDR在初始溶液pH为9.0、投加量为12g/L和反应时间为120min的条件下处理浓度为50mg/L的含磷废水,其磷酸盐去除率可达98.4%。同时,A-MDR有着处理高浓度含磷废水的潜力;抗Cl-、SO_4~(2-)和NO_3~(2-)等溶液共存阴离子影响的能力;以及一定的再生(重复利用)性能。A-MDR对磷的吸附过程更符合准二级动力学方程,说明该过程主要以化学吸附为主;该吸附过程的内源扩散(W-M)方程拟合结果表明A-MDR的吸附速率主要由膜扩散过程控制;A-MDR磷吸附性能的等温吸附结果更符合Langmuir模型,说明A-MDR的磷吸附类型属于单分子层吸附。(3)A-MDR的最大吸附量为27.548mgP/g,高于多数改性废渣制备的除磷吸附剂,说明了它是一种成本低、制备工艺简单、比表面积大、表面活性强、除磷吸附性能好、脱附性能好且易再生、吸附效率高且吸附容量大的新型除磷吸附剂。其除磷吸附机理是:A-MDR进入含磷废水中,其表面的吸附位点与固-液界面层的液膜间存在磷的浓度梯度,水中的磷酸盐受到此梯度力而快速迁移至A-MDR表面的吸附位点中;这些吸附位点中含有的活性较强的Mg~(2+)和Mg-OH都具有较强的化学吸附磷能力,磷酸盐能与其中的Mg~(2+)结合形成化学键而被牢牢固定于A-MDR表面,或者磷酸盐与其中Mg-OH官能团中的羟基发生配位体交换而被吸附,最终水体中的磷酸盐由液相转移至固相而固定,通过固液分离过程而被去除。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X773

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本文编号：1301331