改性微孔沸石球吸附柱去除水源中氨氮的动态法研究

摘要

近年来,随着社会经济的迅速发展,水源污染日益严重,饮用水源水质逐渐下降.氨氮是引起水体富营养化和环境污染的一种重要物质,氨氮浓度过高,会抑制自然硝化,引起水体缺氧,导致鱼类中毒,降低水体自净能力,严重危害人类健康.因此,我国及世界上许多国家在饮用水标准中对氨氮含量都有严格的限制.沸石是一种廉价的非金属矿物,具有独特的吸附和离子交换性能,在微污染饮用水处理中有着很好的应用前景.但用沸石作水处理滤料去除水中污染物时存在交换容量和水头损失这对突出矛盾;对天然沸石去除氨氮的离子交换过程还缺乏彻底了解,而对动力学过程研究更是薄弱.本课题研究的目的是研制一种具有较高吸附交换能力和抗压强度的改性微孔沸石颗粒,确定最佳的改性方法、改性条件和制备工艺;采用动态法研究改性微孔沸石球吸附柱去除微污染水源中氨氮的规律,包括沸石球的粒径大小、水流流速、初始氨浓度、pH值等参数的影响,绘制穿透曲线;探索改性微孔沸石颗粒再生的有效方法.通过本实验研究得出以下结论:与加热、HCl、H<,2>SO<,4>、NaOH等改性方法相比,用NaCl改性能明显提高沸石对氨氮的去除率,比天然沸石提高了21％,取NaCl溶液浓度为1mol/L最为经济合理.沸石改性的最佳条件为:水浴温度70~75℃,时间1.5小时,体积质量比15ml/g.沸石粒径越小,改性沸石的氨氮去除率越高,改性效果越好.改性微孔沸石球制备的最佳条件为:改性沸石、优质煤粉和粘结剂Ⅰ号混合制球的质量比为100:6:2.烧制温度为550℃,烧制时间为2小时.制得的改性微孔沸石球成品微孔结构非常明显,对水中氨氮去除率达到80％以上,并且有较高的强度.用改性微孔沸石球吸附柱处理实际微污染水源水中的低浓度氨氮,结果表明:仅仅经过一次处理,氨氮浓度就降低为入水的20％,氨氮去除率在80％以上.改性微孔沸石球的再生实验研究表明,再生后的沸石球NH<,4><'+>离子交换能力仍然很强,再生液浓度较高或流速较大时,再生效果较好.在适当的条件下,再生沸石球的交换容量可以达到新鲜沸石球交换容量的90.9％,活性基本完全恢复.经过10个周期的重复使用和再生,改性微孔沸石球的氨氮交换容量仅降低了3.4％.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章绪论

1.1我国水污染现状及防治

1.2我国饮用水水质标准与国际水质标准的差距

1.3微污染水源水的处理技术现状

1.3.1微污染水源的水质特点

1.3.2微污染水源水的处理技术

1.4水中氨氮污染物的处理技术现状

1.4.1氨氮的危害

1.4.2氨氮的来源

1.4.3氨氮废水的处理方法

1.4.4氨氮处理新技术和新工艺

1.5沸石矿物简介

1.5.1沸石矿资源分布

1.5.2沸石的矿物学特征

1.5.3沸石的物理化学性能

1.5.4沸石的主要用途

1.5.5天然沸石的工业指标

1.5.6沸石的改性、改型处理方法

1.6沸石在水处理中的应用研究

1.6.1沸石在水处理中的应用

1.6.2沸石在水处理中应用的主要问题

1.7本课题研究的目的、意义

第2章实验内容、材料和方法

2.1实验内容及技术路线

2.1.1实验研究内容

2.1.2实验研究的技术路线

2.2实验材料与方法

2.2.1实验材料

2.2.2实验药品

2.2.3实验仪器与设备

2.2.4实验方法

第3章实验结果与分析

3.1氨氮校准曲线

3.2天然沸石的改性

3.2.1沸石改性方法的筛选

3.2.2沸石改性影响因素的研究

3.3改性微孔沸石球的制备

3.3.1实验材料

3.3.2实验步骤

3.3.3结果与讨论

3.3.4小结

3.4改性微孔沸石球吸附柱去除氨氮的研究

3.4.1沸石去除氨氮的机理

3.4.2动态吸附实验

3.4.3结果与讨论

3.4.4小结

3.5沸石球的再生研究

3.5.1沸石球再生实验

3.5.2小结

第4章结论

参考文献

致 谢

附录一

附录二