鸟粪石（MAP）生成反应条件及加速反应方法实验研究

摘要

作为磷回收最佳生成产物，鸟粪石(MAP：MgNH4PO4·6H2O)目前已成为国内外研究的热点。但定量确定回收的磷化合物中MAP含量，并藉此建立鸟粪石生成最佳反应条件似乎并没有相应的信息。 通过合成污水磷组分，以MAP沉淀法进行磷回收实验。通过X射线衍射(XRD)、显微镜拍照、傅立叶红外光谱(FT-IR)、热重(TG)等分析方法对回收产物进行相应表征。引入化学剖析法，利用酸溶液将回收产物溶解后进行相应元素分析，提出一种根据回收产物中NH4+-N含量间接确定MAP含量的计算分析方法，实现了回收产物的定量分析，弥补了国内外目前普遍依靠XRD技术定性判断MAP含量的缺陷。 将MAP纯度>90％、磷回收率>90％作为MAP生成的最佳反应条件，在不同pH、Ca2+、反应时间和温度条件下对MAP最佳生成工况进行了实验分析。结果表明，以超纯水作为溶剂时，MAP生成的最佳pH范围在8.0～9.0；以自来水为溶剂时，获得相同MAP纯度最佳pH范围则是7.0～7.5。Ca2+存在会影响MAP生成，主要是因为Ca2+和Mg2+形成了竞争，生成了磷酸钙或者其他含钙沉淀物。反应时间延长会增加回收产物产量，但当时间延长至一定值后，延长时间对MAP沉淀并没有太大实际意义。综合考虑磷去除率、鸟粪石纯度及其生成量，在pH=7.5、8.0和8.5时，最佳反应时间分别为120、45和15min。温度对MAP生成的影响主要体现在较高温度之时；当T>50℃，生成的MAP则会发生分解；在潮湿环境中分解温度趋于更低。因此，MAP反应温度应采取恰当的室温条件。 实验表明，中性pH时虽然可以获得较高的MAP纯度，但是反应速率很慢。为了加速鸟粪石的生成，通过外加钾盐和钠盐，提高系统离子活度，可以促进反应速率的增加。

目录

文摘

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第1章 绪论

1.1研究背景

1.1.1磷资源匮乏

1.1.2水体富营养化

1.2磷回收的现状和存在的问题

1.2.1磷回收现状

1.2.2鸟粪石研究现状

1.2.3磷回收存在问题

1.3研究的目的和意义

第2章 鸟粪石目标产物的分析

2.1前言

2.2实验方法和材料

2.2.1材料

2.2.2鸟粪石合成

2.3实验分析

2.3.1沉淀物的图像分析

2.3.2沉淀物X射线衍射谱图分析

2.3.3沉淀物红外光谱分析

2.3.4沉淀物热分析

2.3.5沉淀物中鸟粪石各元素分析

2.4鸟粪石纯度确定

2.5磷回收率和鸟粪石含量的矛盾

2.6小结

第3章 鸟粪石形成的影响因素

3.1前言

3.2 pH的影响

3.2.1实验方法和材料

3.2.2实验分析

3.2.3小结

3.3 Ca2+的干扰

3.3.1实验方法和材料

3.2.2实验分析

3.3.3小结

3.4时间的影响

3.4.1实验方法和材料

3.4.2实验分析

3.4.2小结

3.5温度的影响

第4章 鸟粪石形成催速研究

4.1理论研究

4.2实验研究

4.2.1材料与方法

4.2.2分析与讨论

4.2.3小结

第5章 结论和建议

5.1结论

5.2建议

参考文献

附录发表论文及申请专利目录

致谢