浓水中总硬度及钙镁离子的去除实验研究

摘要

当前的水处理体系中，膜技术被广泛使用。在各种膜分离技术中，反渗透技术是近年来应用最成功、发展最快、普及最广的一种。采用反渗透膜工艺处理污（废）水，会产生约1/3的浓水，这就使得反渗透浓水的产生量剧增，浓水中含有大量的难生物降解的有机物质，它的高含盐量也成为资源化处理的最大难题，是浓水回收利用的最大障碍，不仅破坏生态环境还危害人类健康。
　　 本实验利用活化沸石的离子交换特性和活性氧化铝的吸附特性对浓水中的总硬度及钙镁离子的去除进行研究，使硬水得到软化，提高反渗透浓水回收率的同时也减少了浓水的直接排放量。
　　 活化沸石是去除总硬度及钙镁离子的一种有效方法。在静态实验条件下，讨论了单因素包括粒径、投加量、时间、振荡速度及pH对钙镁离子去除的影响规律，同时结合正交试验讨论了pH、投加量和时间对人造沸石与钙镁离子交换的影响效果。实验结果表明，pH对活化沸石的实验研究影响最大。随着pH的增大，去除率增大。pH在2～4和10～13的范围内，总硬及钙镁离子的去除率增加较快，而在4～10范围内，对总硬、钙离子去除率变化增加较慢，且镁离子去除率几乎不变;粒径越小，对总硬、钙镁离子的去除率越高;随着投加量的增加，时间的延长，振荡速度的增大，总硬、钙镁离子的去除率均得到提高，在一定的范围条件下离子交换趋于稳定，逐渐达到平衡。通过对正交试验数据的分析，综合考虑人造沸石对总硬度及钙镁离子的去除的影响，得出最佳条件为pH=8、投加量为3g/100mL、时间为100min。
　　 活性氧化铝作为一种去除总硬度及钙镁离子的新型吸附剂，特别对钙离子的吸附性很强。活性氧化铝的吸附试验受投加量、吸附时间及pH的影响较大。随着投加量的增大及吸附时间的延长，对硬度、钙镁离子的去除率逐渐提高，并趋于稳定达到吸附平衡。最佳投加量、吸附时间、pH分别取6g/100mL、150min和10。
　　 活化沸石和活性氧化铝作为去除总硬度及钙镁离子的两种不同材料，价格低廉、经济可行，并且无二次污染，是很有发展前景的处理方法。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 水资源概况

1．1．1 我国水资源现状

1．1．2 我国水污染情况

1．1．3 水资源保护措施

1．2 研究课题的提出及意义

1．3 研究目的及研究内容

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究内容

第二章 文献综述

2．1 反渗透技术及国内外发展

2．1．1 反渗透理论

2．1．2 反渗透的国内外发展

2．1．3 浓水的产生及特性

2．1．4 硬度及处理现状

2．2 沸石特性及研究进展

2．2．1 沸石结构

2．2．2 沸石性质概况

2．2．3 沸石的离子交换特性

2．2．4 沸石的应用进展

2．3 活性氧化铝性质及研究进展

2．3．1 活性氧化铝性质

2．3．2 活性氧化铝的研究进展

第三章 实验

3．1 实验材料

3．1．1 实验用水

3．1．2 实验仪器及药品

3．2 实验方法

3．2．1 沸石去除硬度实验

3．2．2 活性氧化铝去除硬度实验

3．3 测定的项目及测定方法

3．3．1 总硬的测定

3．3．2 钙离子测定

第四章 活化沸石实验结果与分析

4．1 沸石选择结果分析

4．2 正交实验数据分析

4．3 单因素水平影响分析

4．3．1 沸石投加量对硬度去除的影响

4．3．2 pH对硬度去除的影响

4．3．3 时间对硬度去除的影响

4．3．4 粒度对硬度去除的影响

4．3．5 振荡速度对硬度去除的影响

4．4 处理后沸石的用途

4．4．1 用于配置农作物增效复合肥

4．4．2 用于工业上生产水泥等材料

4．5 小结

第五章 活性氧化铝实验结果与分析

5．1 投加量对硬度去除的影响

5．2 时间对硬度去除的影响

5．3 pH对硬度去除的影响

5．4 吸附等温线

5．4．1 吸附等温线理论

5．4．2 活性氧化铝吸附等温线

5．5 活性氧化铝的再生

5．6 小结

第六章 结论与建议

6．1 结论

6．1．1 活化人造沸石去除硬度及钙镁离子的主要结论

6．1．2 活性氧化铝去除硬度及钙镁离子的主要结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文