污泥生物碳基陶粒制备表征及除磷性能研究
发布时间：2023-04-28 03:36
磷污染导致的水体富营养化已经成为环境治理难题,减少废水中磷的排放是缓解富营养化的关键。陶粒吸附法由于工艺简单、运行稳定、成本低、除磷效果好,已经成为除磷领域的研究热点。另外,目前环境危害性废弃污泥产出量惊人且处理费用昂贵,也同样加重了生态环境负担。本研究基于“变废为宝、以废治废”的环境保护理念,使用污泥热解固态残渣污泥生物碳等材料,制备了符合人工陶粒滤料标准、安全性高、磷吸附效果优良的污泥生物碳基陶粒(SSBC),该陶粒在大规模的消纳危害性废弃污泥的同时,将重金属等有害物质锁定在陶粒内部,且对水体磷污染物拥有很好的吸附活性,为同时解决污泥固体废弃物处理与水体磷污染物去除提供了新的思路。本研究表征了污泥生物碳的理化性质,以污泥生物碳作为基础材料,使用高岭土、干污泥、硅灰辅助配合,实现硅铝、熔剂组分互补并运用烧失造孔的方法,制备了SSBC;设计了单因素试验与正交试验,在综合衡量各技术性能的情况下确定了最终焙烧工艺参数。最终焙烧工艺参数烧成的SSBC密度1.569 g/cm3、表观密度0.972 g/cm3、堆积密度0.464 g/cm3...
【文章页数】：171 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 废水除磷研究现状
1.2.1 废水除磷方法
1.2.2 陶粒除磷研究进展
1.3 陶粒研究现状
1.3.1 陶粒发展与研发材料转变
1.3.2 陶粒的制备工艺与应用
1.3.3 固体废弃物研制陶粒进展
1.4 污泥生物碳研究现状
1.4.1 生物碳的组成及制备方法
1.4.2 污泥生物碳应用研究进展
1.4.3 污泥生物碳制备陶粒现状
1.5 研究内容与研究路线
1.5.1 研究内容
1.5.2 研究路线
第二章 污泥生物碳的制备与理化性质表征
2.1 引言
2.2 试验部分
2.2.1 试验材料与仪器
2.2.2 材料处理与制备方法
2.3 污泥生物碳的性质测定与表征方法
2.3.1 污泥的基本性质测定
2.3.2 污泥生物碳的基本性质测定
2.3.3 场发射扫描电镜表征(FESEM)
2.3.4 能量色散X-射线谱表征(EDS)
2.3.5 有机元素组成表征
2.3.6 傅里叶变换红外光谱表征(FT-IR)
2.3.7 X-射线粉末衍射表征(XRD)
2.4 污泥生物碳的性质测定与表征结果
2.4.1 污泥的基本性质分析
2.4.2 污泥生物碳的基本性质分析
2.4.3 场发射扫描电镜分析(FESEM)
2.4.4 能量色散X-射线谱分析(EDS)
2.4.5 有机元素组成分析
2.4.6 傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)
2.4.7 X-射线粉末衍射分析(XRD)
2.5 本章小结
第三章 污泥生物碳基陶粒的焙烧试验研究
3.1 引言
3.2 试验部分
3.2.1 试验材料与仪器
3.2.2 陶粒的制备方法
3.2.3 陶粒性能测试方法
3.2.4 焙烧材料表征方法
3.3 焙烧材料表征结果
3.3.1 焙烧材料微观结构分析
3.3.2 焙烧材料矿物成分分析
3.3.3 焙烧材料化学组成分析
3.4 陶粒配方的确定
3.4.1 SSB/KL配方试验设置
3.4.2 SSB/KL配方试验结果
3.4.3 SSB/KL/DSS/SF配方试验设置
3.4.4 SSB/KL/DSS/SF配方试验结果
3.5 焙烧工艺参数对性能的影响与优选
3.5.1 烧结温度的影响与参数优选
3.5.2 烧结时间的影响与参数优选
3.5.3 预热温度的影响与参数优选
3.5.4 预热时间的影响与参数优选
3.6 正交试验设计与焙烧工艺参数终选
3.6.1 正交试验设计方案
3.6.2 图形分析与极差分析
3.6.3 终选陶粒技术性能分析
3.7 污泥生物碳基陶粒的形成机理分析
3.7.1 污泥生物碳基陶粒膨胀收缩机理分析
3.7.2 污泥生物碳基陶粒发气造孔机理分析
3.8 本章小结
第四章 污泥生物碳基陶粒的重金属固化研究
4.1 引言
4.2 试验部分
4.2.1 试验试剂与仪器
4.2.2 试验材料制备方法
4.2.3 重金属浸出毒性试验
4.2.4 重金属赋存形态提取试验
4.3 污泥生物碳基陶粒表征分析
4.3.1 宏观形貌结构分析
4.3.2 场发射扫描电镜分析(FESEM)
4.3.3 能量色散X-射线谱分析(EDS)
4.3.4 傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)
4.3.5 X-射线粉末衍射分析(XRD)
4.3.6 比表面积(BET)与孔径分析
4.4 重金属浸出毒性试验分析
4.4.1 浸提液的选择
4.4.2 浸出毒性分析
4.5 重金属赋存形态及固化机理分析
4.5.1 重金属总含量分析
4.5.2 重金属形态变化分析
4.5.3 污泥生物碳基陶粒重金属固化机理分析
4.6 本章小结
第五章 污泥生物碳基陶粒的磷吸附性能研究
5.1 引言
5.2 试验部分
5.2.1 试验试剂与仪器
5.2.2 材料制备与准备
5.2.3 测定与计算方法
5.2.4 投加量对材料吸附磷影响试验
5.2.5 初始磷浓度对材料吸附磷影响试验
5.2.6 溶液pH值对材料吸附磷影响试验
5.2.7 共存离子对材料吸附磷影响试验
5.2.8 吸附温度对材料吸附磷影响试验
5.2.9 吸附时间对材料吸附磷影响试验
5.2.10 吸附等温线试验
5.2.11 吸附动力学试验
5.2.12 吸附热力学试验
5.2.13 解吸试验
5.3 吸附影响因子试验分析
5.3.1 投加量对材料吸附磷影响试验分析
5.3.2 初始磷浓度对材料吸附磷影响试验分析
5.3.3 初始溶液pH对材料吸附磷影响试验分析
5.3.4 共存离子对材料吸附磷影响试验分析
5.3.5 吸附温度对材料吸附磷影响试验分析
5.3.6 吸附时间对材料吸附磷影响试验分析
5.4 吸附等温线分析
5.4.1 Langmuir吸附等温线模型分析
5.4.2 Freundlich吸附等温线模型分析
5.4.3 Redlich-Peterson吸附等温线模型分析
5.4.4 Temkin吸附等温线模型分析
5.4.5 Dubinin-Radushkevich吸附等温线模型分析
5.5 吸附动力学分析
5.5.1 准一级吸附动力学模型分析
5.5.2 准二级吸附动力学模型分析
5.5.3 Elovich吸附动力学模型分析
5.5.4 颗粒内扩散动力学模型分析
5.5.5 Bangham吸附动力学模型分析
5.6 吸附热力学分析
5.7 解吸试验分析
5.8 本章小结
结论与展望
结论
特色
展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3803660
【文章页数】：171 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 废水除磷研究现状
1.2.1 废水除磷方法
1.2.2 陶粒除磷研究进展
1.3 陶粒研究现状
1.3.1 陶粒发展与研发材料转变
1.3.2 陶粒的制备工艺与应用
1.3.3 固体废弃物研制陶粒进展
1.4 污泥生物碳研究现状
1.4.1 生物碳的组成及制备方法
1.4.2 污泥生物碳应用研究进展
1.4.3 污泥生物碳制备陶粒现状
1.5 研究内容与研究路线
1.5.1 研究内容
1.5.2 研究路线
第二章 污泥生物碳的制备与理化性质表征
2.1 引言
2.2 试验部分
2.2.1 试验材料与仪器
2.2.2 材料处理与制备方法
2.3 污泥生物碳的性质测定与表征方法
2.3.1 污泥的基本性质测定
2.3.2 污泥生物碳的基本性质测定
2.3.3 场发射扫描电镜表征(FESEM)
2.3.4 能量色散X-射线谱表征(EDS)
2.3.5 有机元素组成表征
2.3.6 傅里叶变换红外光谱表征(FT-IR)
2.3.7 X-射线粉末衍射表征(XRD)
2.4 污泥生物碳的性质测定与表征结果
2.4.1 污泥的基本性质分析
2.4.2 污泥生物碳的基本性质分析
2.4.3 场发射扫描电镜分析(FESEM)
2.4.4 能量色散X-射线谱分析(EDS)
2.4.5 有机元素组成分析
2.4.6 傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)
2.4.7 X-射线粉末衍射分析(XRD)
2.5 本章小结
第三章 污泥生物碳基陶粒的焙烧试验研究
3.1 引言
3.2 试验部分
3.2.1 试验材料与仪器
3.2.2 陶粒的制备方法
3.2.3 陶粒性能测试方法
3.2.4 焙烧材料表征方法
3.3 焙烧材料表征结果
3.3.1 焙烧材料微观结构分析
3.3.2 焙烧材料矿物成分分析
3.3.3 焙烧材料化学组成分析
3.4 陶粒配方的确定
3.4.1 SSB/KL配方试验设置
3.4.2 SSB/KL配方试验结果
3.4.3 SSB/KL/DSS/SF配方试验设置
3.4.4 SSB/KL/DSS/SF配方试验结果
3.5 焙烧工艺参数对性能的影响与优选
3.5.1 烧结温度的影响与参数优选
3.5.2 烧结时间的影响与参数优选
3.5.3 预热温度的影响与参数优选
3.5.4 预热时间的影响与参数优选
3.6 正交试验设计与焙烧工艺参数终选
3.6.1 正交试验设计方案
3.6.2 图形分析与极差分析
3.6.3 终选陶粒技术性能分析
3.7 污泥生物碳基陶粒的形成机理分析
3.7.1 污泥生物碳基陶粒膨胀收缩机理分析
3.7.2 污泥生物碳基陶粒发气造孔机理分析
3.8 本章小结
第四章 污泥生物碳基陶粒的重金属固化研究
4.1 引言
4.2 试验部分
4.2.1 试验试剂与仪器
4.2.2 试验材料制备方法
4.2.3 重金属浸出毒性试验
4.2.4 重金属赋存形态提取试验
4.3 污泥生物碳基陶粒表征分析
4.3.1 宏观形貌结构分析
4.3.2 场发射扫描电镜分析(FESEM)
4.3.3 能量色散X-射线谱分析(EDS)
4.3.4 傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)
4.3.5 X-射线粉末衍射分析(XRD)
4.3.6 比表面积(BET)与孔径分析
4.4 重金属浸出毒性试验分析
4.4.1 浸提液的选择
4.4.2 浸出毒性分析
4.5 重金属赋存形态及固化机理分析
4.5.1 重金属总含量分析
4.5.2 重金属形态变化分析
4.5.3 污泥生物碳基陶粒重金属固化机理分析
4.6 本章小结
第五章 污泥生物碳基陶粒的磷吸附性能研究
5.1 引言
5.2 试验部分
5.2.1 试验试剂与仪器
5.2.2 材料制备与准备
5.2.3 测定与计算方法
5.2.4 投加量对材料吸附磷影响试验
5.2.5 初始磷浓度对材料吸附磷影响试验
5.2.6 溶液pH值对材料吸附磷影响试验
5.2.7 共存离子对材料吸附磷影响试验
5.2.8 吸附温度对材料吸附磷影响试验
5.2.9 吸附时间对材料吸附磷影响试验
5.2.10 吸附等温线试验
5.2.11 吸附动力学试验
5.2.12 吸附热力学试验
5.2.13 解吸试验
5.3 吸附影响因子试验分析
5.3.1 投加量对材料吸附磷影响试验分析
5.3.2 初始磷浓度对材料吸附磷影响试验分析
5.3.3 初始溶液pH对材料吸附磷影响试验分析
5.3.4 共存离子对材料吸附磷影响试验分析
5.3.5 吸附温度对材料吸附磷影响试验分析
5.3.6 吸附时间对材料吸附磷影响试验分析
5.4 吸附等温线分析
5.4.1 Langmuir吸附等温线模型分析
5.4.2 Freundlich吸附等温线模型分析
5.4.3 Redlich-Peterson吸附等温线模型分析
5.4.4 Temkin吸附等温线模型分析
5.4.5 Dubinin-Radushkevich吸附等温线模型分析
5.5 吸附动力学分析
5.5.1 准一级吸附动力学模型分析
5.5.2 准二级吸附动力学模型分析
5.5.3 Elovich吸附动力学模型分析
5.5.4 颗粒内扩散动力学模型分析
5.5.5 Bangham吸附动力学模型分析
5.6 吸附热力学分析
5.7 解吸试验分析
5.8 本章小结
结论与展望
结论
特色
展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
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