改性污泥生物炭强化水中氮磷吸附性能的研究及其应用

发布时间：2023-02-05 09:41

　　富含氮磷废水的直接排放会导致水体出现富营养化现象,且废水中的氮磷又是生活生产不可或缺的营养元素,因此,从废水中回收氮磷具有良好的环境效益和社会效益。本文以污水污泥为原料,制备两种改性污泥生物炭以强化水中氮磷的吸附。通过单因素实验来寻找最佳的回收条件,采用吸附等温线模型、动力学模型等分析了改性生物炭的吸附特征,并结合X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等多种表征手段探讨了吸附机理。研究结果主要有:(1)利用一步水热法制备了立方尖晶石型Mn/Al氧体-污泥生物炭(MA-SBC),用于水中磷酸盐的吸附研究。结果表明,较未改性的生物炭,MA-SBC拥有更大的比表面积和总孔体积。在溶液初始p H为3时,MA-SBC对磷酸盐的吸附量最大,为28.2 mg·g^-1,吸附平衡时间在36 h左右,吸附量随着初始溶液浓度的增大而增大。吸附过程符合准二级动力学方程且吸附规律符合Langmuir吸附等温方程。实验数据和数学模型拟合表明MA-SBC对水中磷酸盐的吸附主要受静电相互作用、内球形络合和磷酸铝沉淀反应控制,且...

【文章页数】：70 页

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中文摘要
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1 绪论
    1.1 选题背景及依据
    1.2 氮磷废水处理技术的研究进展
    1.3 市政污泥的来源、性质和处置方式
        1.3.1 污泥的来源与性质
        1.3.2 传统污泥处置方式
        1.3.3 污泥资源化利用
    1.4 生物炭应用于水中氮磷的研究现状
        1.4.1 生物炭的概念
        1.4.2 生物炭应用于水中氮磷的研究进展
    1.5 研究意义与内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 研究创新点
        1.5.4 技术路线
2 实验材料与方法
    2.1 实验仪器及试剂
    2.2 实验原料
    2.3 检测与分析方法
        2.3.1 氮和磷的测定方法
        2.3.2 吸附模型
        2.3.3 生物炭材料的表征分析
3 Mn/Al氧体污泥生物炭强化水中磷酸盐的吸附性能与机制
    3.1 引言
    3.2 Mn/Al氧体污泥生物炭的制备
    3.3 Mn/Al氧体污泥生物炭对磷酸盐的吸附实验
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 污泥生物炭的表征分析
        3.4.2 初始pH对吸附性能的影响
        3.4.3 接触时间对吸附性能的影响及吸附动力学
        3.4.4 温度对吸附性能的影响及热力学研究
        3.4.5 吸附等温线
        3.4.6 吸附机理
        3.4.7 Mn/Al氧体污泥生物炭的稳定性
    3.5 本章小结
4 磁性Mg/Fe污泥生物炭对水中氮磷的同步吸附性能与机制
    4.1 引言
    4.2 磁性Mg/Fe污泥生物炭的制备
    4.3 磁性Mg/Fe污泥生物炭对氮磷的同步吸附实验
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 污泥生物炭的表征分析
        4.4.2 初始pH对吸附性能的影响
        4.4.3 投加量对吸附性能的影响
        4.4.4 接触时间对吸附性能的影响及吸附动力学
        4.4.5 共存离子对吸附的影响
        4.4.6 吸附机理
    4.5 本章小结
5 磁性Mg/Fe污泥生物炭应用于尿液废水中氮磷同步回收的性能研究
    5.1 引言
    5.2 模拟尿液的配置
    5.3 磁性Mg/Fe污泥生物炭对尿液中氮磷的回收实验
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 稀释倍数对回收的影响
        5.4.2 初始pH对回收的影响
        5.4.3 接触时间对回收的影响及动力学分析
        5.4.4 温度对回收的影响
        5.4.5 反应后Mg/Fe污泥生物炭的肥性分析
    5.5 本章小结
6 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 展望与建议
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢



本文编号：3734745