铜离子污染应急处置材料的筛选改性及装置研究

摘要

近年来,我国水体突发性重金属污染事件频发,造成了严重的社会危害。吸附法是常见的处理方法之一,但是对于大流量的河流明渠,传统的吸附装置因其阻力大、水通量低而难以在应急现场中施用。针对此问题,本文以铜离子为研究对象,研发高通量低流阻的应急处置技术。
　　本文分别考察了颗粒类与纤维类的吸附材料。在颗粒类中,筛选出了杏壳活性炭和001*7树脂,其最大吸附容量分别是5.48mg/g和85.46mg/g,达到平衡所需要的时间分别是60min和20min。在纤维类中,筛选出了强酸性阳离子交换纤维,最大吸附容量是89.44mg/g,达到平衡所需要的时间是30min。此外,采用微波加热对腈纶进行偕胺肟化快速改性。通过设计正交实验,确定了在微波场中进行偕胺肟化的最佳实验条件:微波功率590w,微波辐照时间20min,反应的摩尔比为1:3,获得了在反应时pH为7的条件下,吸附容量是2mg/g的偕胺肟化腈纶纤维,与传统水浴加热方法相比,大大缩短了改性反应时间。另外考察了库存时间对001*7树脂和强酸性阳离子交换纤维除铜效果的影响,结果表明,库存时间为1个月对除铜性能无显著性影响。
　　根据颗粒类和纤维类吸附材料的特点,分别设计了笼箱式、滤包式、滤片式、适用于纤维类处置装置等,考察了相对角度、填充度、阵列密度及线速度等对水流阻力和除铜效果的影响。结果表明:滤包填充度越小,线速度越大,吸附速率越快;片式装置阵列越密集,其传质效果虽然越好,但其局部阻力系数也越大,二者很难兼得;适用于纤维类装置局部阻力系数较小,而且其除铜效果较好。
　　最后本文从除铜效果、局部阻力系数和经济性这三个角度对设计的应急处置装置进行评价,为应急处置材料和技术的筛选提供了技术经济框架。

目录

铜离子污染应急处置材料的筛选改性及装 置研究

STUDY ON EMERGENCY DISPOSAL MATERIALS AND EQUIPMENT OF COPPER POLLUTION IN WATER

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 课题来源及研究的目的和意义

1.3 水体中典型重金属的处理方法的研究现状及应急适用性分析

1.4 主要研究内容

第2章 实验部分

2.1 实验材料与试剂

2.2 实验仪器与装置

2.3 实验步骤

2.4 分析测定

第3章 处置材料的筛选与改性

3.1 引言

3.2颗粒类处置材料的筛选

3.3纤维类处置材料的筛选

3.4 聚丙烯腈纤维的改性及除铜性能的研究

3.5 材料放置时间对材料除铜速率的影响

3.6本章小结

第4章 应急处置装置的探索研究

4.1 引言

4.2 明渠模拟实验台的设计与研究

4.3 适用于颗粒类吸附装置的探索研究

4.4 适用于纤维类吸附装置的探索研究

4.5 应急处置装置的评价

4.6 本章小结

结 论

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致 谢