發(fā)布時(shí)間：2019-09-29 10:48

【摘要】：研究表明,磁場(chǎng)能改變物質(zhì)的理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu),適當(dāng)?shù)拇艌?chǎng)處理能促進(jìn)晶體生長(zhǎng),減少結(jié)晶所需時(shí)間,增大晶體產(chǎn)量并能提高產(chǎn)品質(zhì)量。硅酸鈣由于能在水溶液中釋放出鈣離子和堿度,并誘導(dǎo)磷酸根在其表面形成磷酸鈣,作為晶種,其效果遠(yuǎn)比一般的鋼渣、陶粒等材料更好。本研究使用硅酸鈣作為晶種通過(guò)靜態(tài)試驗(yàn)處理模擬含磷廢水,探索其最佳誘晶條件。在此基礎(chǔ)上,研究磁場(chǎng)對(duì)該誘晶過(guò)程和產(chǎn)物晶體結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的影響。最后在固定床結(jié)晶反應(yīng)器中驗(yàn)證磁場(chǎng)對(duì)硅酸鈣誘導(dǎo)磷結(jié)晶的強(qiáng)化效果。通過(guò)上述研究,得到如下結(jié)論:(1)硅酸鈣晶種誘導(dǎo)結(jié)晶除磷的效果主要受晶種粒徑、投加量、初始濃度、反應(yīng)時(shí)間、初始pH和反應(yīng)溫度的影響,其中前四個(gè)條件對(duì)除磷效果影響較大,后兩個(gè)條件尤其是溫度條件影響較小;磷的去除率隨晶種投加量、pH值、反應(yīng)時(shí)間、溫度的增加在一定范圍內(nèi)均有所提高,而隨初始濃度、晶種粒徑而降低。誘導(dǎo)結(jié)晶除磷試驗(yàn)條件的最優(yōu)組合為:對(duì)100 mL初始磷濃度為20 mg/L的溶液,晶種粒徑4-6目,投加量1 g,反應(yīng)時(shí)間2 h,初始pH=7,反應(yīng)溫度為室溫。硅酸鈣誘導(dǎo)結(jié)晶過(guò)程符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,且在較高濃度下,符合程度較高。但結(jié)晶動(dòng)力學(xué)常數(shù)的變化表明,在較低初始濃度下結(jié)晶效果更好,即硅酸鈣晶種適合用于處理較低濃度的含磷廢水。硅酸鈣誘導(dǎo)結(jié)晶的反應(yīng)速率隨著溫度的升高有所增大,但影響很小。通過(guò)反應(yīng)活化能的計(jì)算可知,該反應(yīng)活化能Ea很低,反應(yīng)易于發(fā)生且反應(yīng)速率快。(2)磁場(chǎng)對(duì)磷酸鈣結(jié)晶的影響因素包括磁場(chǎng)強(qiáng)度、作用時(shí)間、溶液初始濃度、攪拌速度、反應(yīng)溫度,對(duì)不同溶液進(jìn)行磁處理,結(jié)晶效果也有較大差別。結(jié)果表明,在一定范圍內(nèi),磁場(chǎng)對(duì)磷酸鈣結(jié)晶效果的影響程度,隨磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)作用時(shí)間、攪拌速度的提高而提高;隨溶液初始濃度、反應(yīng)溫度的提高而有所削弱;磁處理K2HPO4溶液比處理CaCl2溶液更有利于結(jié)晶。試驗(yàn)最優(yōu)條件組合為:磁場(chǎng)強(qiáng)度2400 mT,磁場(chǎng)作用時(shí)間25 min,K2HPO4溶液初始濃度0.7 mmol/L,攪拌速度150 r/min,反應(yīng)溫度25℃,對(duì)K2HPO4溶液進(jìn)行磁處理。對(duì)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行XRD和EBSD表征,發(fā)現(xiàn)兩種不同條件下生成的結(jié)晶產(chǎn)物組成上有很大差別。無(wú)磁場(chǎng)處理生成的為Ca3(PO4)2晶體,晶體粒徑較小且產(chǎn)物純度較低,經(jīng)磁場(chǎng)處理后生成CaHPO4,磷元素所占比例較高,有利于從溶液中除去更多的磷,該結(jié)晶晶粒尺寸較大。(3)結(jié)晶反應(yīng)器的除磷效率和處理周期隨水力停留時(shí)間的延長(zhǎng)、進(jìn)水濃度的降低、晶種填充高度的增加而增加;在相同的條件下,經(jīng)過(guò)磁處理過(guò)程的反應(yīng)器表現(xiàn)出更高的磷去除率和更長(zhǎng)的處理周期。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：2543893