高性能脱铵材料的制备及其应用研究

摘要

氨氮是水质指标中引起水体富营养化和水生生物毒性提高的一种重要的污染物。在城市污水中，特别是经过二级处理以后的污水中的氮，90％以上是以氨的形式存在。氨在景观水中能引起水中藻类大量繁殖，影响水质；氨在工业循环水杀菌处理时会增加用氯量；氨对某些金属，特别是对铜具有腐蚀性，当再生水作为冷却水回用时，要考虑冷却设备腐蚀损害问题。因此，寻找一种较为廉价的净化材料，降低污染水特别是经二级处理后的污水中的氨氮浓度，已成为水处理系统中的一个重要问题。
　　 本研究以广东茂名的高岭土为原料，制备高性能的脱铵材料。首先，通过不同改性方法的对比得到了最佳的改性方法，并对改性过程中不同因素的影响进行了研究，如：高岭土与碱的质量比、改性温度、升温速率、保温时间等，从而找到了最佳的制备条件。同时，本论文对改性高岭土的脱铵性能进行了测定，结果表明该材料的最大铵离子吸附容量可达55.73mg/g，与原土相比有了很大提高，其吸附过程符合准二级反应速率方程和Langmuir吸附等温式。
　　 本论文用各种手段对材料进行了表征和分析。通过比表面积测试发现高岭土改性前后比表面积有了很大提高，SEM结果表明改性前后高岭土由层状结构变成了无规则的颗粒结构。本文还应用EDS、NMR、IR分别对高岭土的改性过程结构变化、改性机理和铵离子的吸附机理做了初步的探讨研究。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1高岭土概述

1.1.1高岭土的类型及化学组成

1.1.2高岭土的性质

1.1.3我国高岭土分布及应用现状

1.2高岭土的改性方法

1.2.1表面改性

1.2.2酸碱改性

1.2.3插层改性

1.3污水脱铵技术研究进展

1.3.1氨氮的来源与危害

1.3.2氨氮污水处理技术

1.4选题意义和研究内容

1.4.1选题意义

1.4.2研究内容

第二章实验材料与方法

2.1实验仪器和药品

2.2实验材料

2.3铵离子浓度的测定方法

2.3.1纳氏法

2.3.2水杨酸-次氯酸钠比色法

2.3.3离子选择性电极法

2.3.4蒸馏—滴定法

2.3.5甲醛法

2.4吸附容量和去除率的计算

2.5材料的表征

2.5.1比表面积

2.5.2环境扫描电镜(SEM)

2.5.3核磁共振波谱(NMR)

2.5.4红外光谱(IR)

第三章高岭土改性实验

3.1煅烧改性与碱改性

3.2改性过程中影响因素的研究

3.2.1加碱量对改性效果的影响

3.2.2煅烧温度对改性效果的影响

3.2.3保温时间对改性效果的影响

3.2.4煅烧升温速率对改性效果的影响

3.2.5改性方法的对比

3.3本章小结

第四章改性高岭土的脱铵性能

4.1初始铵离子浓度对改性高岭土脱铵性能的影响

4.2投加量对改性高岭土脱铵性能的影响

4.3改性高岭土脱铵的吸附动力学研究

4.3.1不同温度下的吸附动力学曲线

4.3.2动力学模型的建立

4.4等温吸附模型的建立

4.4.1 Langmuir吸附等温式

4.4.2 Freundlich吸附等温式

4.4.3吸附等温式的拟合

4.5本章小结

第五章表征结果和分析

5.1比表面积测试结果及分析

5.2环境扫描电镜

5.2.1环境扫描电镜形貌分析

5.2.2能谱分析

5.3固体核磁共振谱分析

5.4红外光谱分析

5.4.1高岭土的红外光谱

5.4.2不同样品的红外光谱分析

5.5本章小结

第六章结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢