改性沸石在生活污水中脱氮除磷及再生的实验研究

摘要

近年来，我国生活污水排放量日益增多，而未经处理的生活污水中往往存在高浓度的氮和磷，且 NH4+、NO3-和 H2PO4-是其主要的存在形式。生物法是国内外污水处理厂脱氮除磷的传统工艺，然而随着近年来国家对污水水质要求的提高，单一的生物处理已难以满足日益严格的排放标准。化学法中的吸附法去除效率高、设备简单、占地面积小，是水处理领域一种常用的水处理方法。
　　本文利用季铵盐型硅烷偶联剂和 NaCl溶液首次制备了以共价键连接的季铵盐改性Na型沸石（MZ），该改性沸石与不仅可去除生活污水中的NH4+，同时能去除 NO3-和 H2PO4-。通过实验优化了 MZ的改性条件，并采用多种分析手段对MZ进行了表征和分析。
　　模拟废水中对MZ的吸附研究表明，MZ脱氮除磷效果受多种因素影响。通过响应面分析法（RSM）考察了各因素影响大小顺序依次：投加量>初始 pH>反应时间；研究了各因素间的交互作用，并优化了MZ吸附条件。该改性沸石在吸附过程中，30min即达平衡；NH4+-N、NO3--N和H2PO4--P的最佳去除率分别达54％，97.46%，99.77%；且MZ的吸附效果受pH变化影响较小。共存离子实验表明SO42-和Cl-对NO3-的去除有不利影响，且SO42-大于Cl-。吸附特性研究表明MZ的吸附过程符合伪二级动力学模型，能很好地用 Langumuir和Freundlich曲线描述，并且该过程具有自发性，是熵增型的吸热反应。
　　实际生活污水中MZ的吸附和再生研究表明，MZ能够同步去除实际生活污水中的NH4+-N、NO3--N和H2PO4--P，最佳去除率分别为60.57%，91.11%，93.22%，且SO42-的存在不会对去除效果产生实质性的影响。吸附饱和的MZ通过NaCl溶液即可恢复其吸附能力，并且可在多次循环再生使用后保持较好的去除效果。

目录

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 生活污水脱氮除磷技术研究进展

1.3 沸石简介

1.4 SCA简介

1.5 SCA改性沸石同步脱氮除磷研究进展

1.6 课题研究内容、目的及意义

2 实验部分

2.1 实验材料

2.2 样品表征

2.3 沸石样品的制备

2.4 沸石改性优化实验

2.5 MZ的吸附实验及评价指标

3 沸石改性优化实验研究

3.1 无机改性沸石及条件优化

3.2 有机改性沸石及条件优化

3.3 复合改性沸石条件优化

3.4 本章小结

4 MZ结构表征及季铵含量测定

4.1 XRD表征

4.2 FTIR表征

4.3 SEM-EDS表征

4.4 MZ的季铵含量测定

4.5 本章小结

5 MZ的脱氮除磷效果及吸附特性研究

5.1 MZ脱氮除磷效果研究

5.2 MZ吸附性能研究

5.3 本章小结

6 MZ在实际生活污水中的吸附再生研究

6.1 MZ的实际脱氮除磷效果

6.2 MZ的实际再生效果

6.3 本章小结

结论

参考文献

致谢

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