我國城市河道底泥污染嚴重,其中所含有的重金屬等污染物質(zhì)會對水體造成二次污染。目前雖然有技術能夠?qū)ξ廴镜啄噙M行原位或異位修復,但是存在成本高、流程復雜、修復效果不明顯等缺點。因此,將底泥疏浚并進行資源化利用,將其作為公路路基填料、建筑陶粒等建筑應用以及園林綠化、用作填方材料和堆肥發(fā)酵等利用方式逐漸受到廣泛的關注。然而,上述利用過程并不能有效阻止底泥中原有重金屬的進一步溶出。通過燒結(jié)過程,重金屬可鑲嵌于穩(wěn)定的鋁硅酸鹽晶體結(jié)構中,從而能夠被有效的穩(wěn)定化。因此,基于燒結(jié)的無機固廢處理技術逐步受到重視。底泥體系以硅鋁酸鹽為主,是典型的制備陶瓷的材料。因此,將燒結(jié)技術進行應用既可將重金屬穩(wěn)定化,同時又可制備能夠高值化利用的陶瓷產(chǎn)品。在諸多陶瓷產(chǎn)品中,陶瓷膜因其在污水處理過程中的優(yōu)越性能得到了廣泛應用。然而目前的陶瓷膜制備多以純化合物質(zhì)為原材料,且燒結(jié)溫度在1500oC左右,較高的燒結(jié)溫度,導致制備陶瓷膜成本過高,限制了陶瓷膜的廣泛應用。因此,本課題結(jié)合底泥重金屬污染難以高效解決以及陶瓷膜制備成本過高的兩個難題,創(chuàng)新性的提出一種新型陶瓷膜制備方案,即就地取材,以深圳茅洲河底泥為陶瓷膜基體原材料,通過干壓成型法和旋轉(zhuǎn)涂覆法制備基體陶瓷膜和雙層陶瓷膜,配置不同濃度的旋涂液得到三種雙層膜。通過X射線熒光光譜分析(XRF)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)對陶瓷膜進行表征。實驗室研究結(jié)果表明,相比于純相材料陶瓷膜,底泥陶瓷膜在900oC即可制備;通過壓汞孔隙率測定儀對陶瓷膜測定,陶瓷膜的孔徑為70 nm,孔隙率為39.86%。對陶瓷膜成孔劑的種類及配比進行選擇,以及對陶瓷膜通量、穩(wěn)定性、安全性、抗腐蝕性和對醫(yī)療廢水、重金屬廢水的分離率測定。實驗結(jié)果表明疏浚底泥為材料的陶瓷膜的分離性能良好,相較其他陶瓷膜產(chǎn)品,成本更低。將疏浚底泥制備為陶瓷膜,不僅通過燒結(jié)將重金屬穩(wěn)定于礦物晶體結(jié)構中,有效的解決了底泥重金屬污染問題,同時還能夠大大降低陶瓷膜原材料成本。通過引入底泥這一混合體系,大幅度降低陶瓷膜燒結(jié)溫度,在有效控制成本的基礎上制備出性能良好的陶瓷膜,從而達到“以廢治廢、化廢為寶”的可持續(xù)循環(huán)利用目標,具有非常優(yōu)異的環(huán)境效益。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X522;TU52
【部分圖文】：

圖 1-1 常見陶瓷膜的結(jié)構1.3.3 陶瓷膜制備工藝陶瓷膜的制備方法主要以固態(tài)離子燒結(jié)法以及溶膠-凝膠法為主。固態(tài)粒子燒結(jié)法是較為常見、應用廣泛的制備陶瓷膜方法之一。通過將預處理（烘干、研磨、篩分等）后的基體顆粒與適當比例的添加劑（成孔劑、粘結(jié)劑等）在適當介質(zhì)（乙醇等）中進行均勻混合，并通過一定的成型工藝（壓片機）壓制成陶瓷膜生胚，最終經(jīng)過高溫燒結(jié)（>1000 oC）后得到陶瓷膜。在過程中主要為固體顆粒間的高溫固結(jié)，過程中液相不參與反應。此方法中，陶瓷膜的成膜質(zhì)量主要與制備中的添加劑種類、比例以及燒結(jié)溫度等條件有關。溶膠-凝膠法的制備材料一般為無機聚合物或是金屬氧化物，其材料提供制備陶瓷膜所需的主要元素。這些材料在混合后，主要發(fā)生水解和縮合化學反應，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系。膠體顆粒在聚合后所形成的凝膠經(jīng)過燒結(jié)后可得到納米結(jié)構的陶瓷膜。1.3.4 陶瓷膜應用優(yōu)勢

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文第 2 章 實驗材料與方法2.1 實驗原料與試劑2.1.1 實驗原料茅洲河為深圳市第一大河，其流域在深圳境內(nèi)的面積約占總流域的 80%。目前由于深圳污水管網(wǎng)的建設滯后，對污泥污水的整治工程進展緩慢。所以，加快對茅洲河治理系統(tǒng)的推進，以及治理中的全局謀劃，加速提高河流水質(zhì)，對茅洲河的污染現(xiàn)狀以及底泥污染物的處理成為深圳水利工作的重大任務之一。

深圳茅洲河疏浚底泥主要成分
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本文編號：2839843