【摘要】：近年來(lái)隨著工業(yè)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展,固體廢物和生產(chǎn)污水的量不斷增加。例如我國(guó)鋁工業(yè)發(fā)展十分迅速,鋁副產(chǎn)物赤泥的量也不斷增加。赤泥的處理不當(dāng)和隨意堆放會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染。畜牧業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致排出的廢水量增加,廢水中含有高濃度氮磷隨意排放會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。中國(guó)集約化畜禽養(yǎng)殖業(yè)水污染最高允許日均排放氨氮的濃度為80 mg/L,磷的濃度為8 mg/L。為了解決工業(yè)和畜牧業(yè)的問(wèn)題。本文提出了一種利用赤泥中回收的二氧化硅制備一種鎂改性硅酸鈣材料同時(shí)去除畜牧業(yè)廢水中氮磷的方法。既可以解決廢物處理問(wèn)題也可以去除廢水中的污染物。研究?jī)?nèi)容如下:(1)先將赤泥中的二氧化硅利用兩次酸浸提取出來(lái),與CaO進(jìn)行高壓水熱反應(yīng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出最佳配比為:n(Ca/Si)為1:1.8,固液比為1:30。在220℃的條件下水熱反應(yīng)16h,在120℃烘干8h,得到樣品水合硅酸鈣(CSH)。通過(guò)表征手段分析可知水合硅酸鈣為硬硅鈣石晶型。(2)將水合硅酸鈣(CSH)進(jìn)行改進(jìn)制成CSH@Si O_2。最佳實(shí)驗(yàn)條件:固液比為1:10,pH穩(wěn)定在3左右。CSH@SiO_2在水中1 h釋放鈣離子能力被控制在54.90%,解決Ca~(2+)對(duì)MgO同時(shí)去除氮磷的影響。而且可以將水的pH控制在8.5~10。(3)再將CSH@SiO_2上負(fù)載MgO(CSH@SiO_2@MgO),實(shí)驗(yàn)最佳配比為以摩爾比n(H_2O):n(Mg(NO_3)_2·6H_2O):n(檸檬酸):n(乙醇)=100:9:9:2.1與0.6 g CSH@SiO_2混合。在水浴條件下攪拌6h,煅燒溫度為500℃、600℃、700℃煅燒1 h。氨氮和磷的去除率可以達(dá)到83.88%和93.87%。溶液的pH穩(wěn)定在8.5左右。(4)對(duì)這個(gè)復(fù)合材料進(jìn)行改進(jìn),在保持原本的去除率的同時(shí)。也可以完全發(fā)揮CSH對(duì)磷的去除。改進(jìn)原材料制備CSH@MgO的核殼材料(CMCS)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。最佳實(shí)驗(yàn)配比:將0.6g的CSH與40mL葡萄糖(5mol)水熱,在180℃條件下反應(yīng)9h,在50℃烘干。將得到的棕色樣品放入流速為25mL/s的惰性氣體中500℃碳化4h,得到包裹了碳層的CSH。通過(guò)表征方式得出,碳完美的包裹在CSH外部形成層,變成一個(gè)圓潤(rùn)的球。(5)根據(jù)之前的實(shí)驗(yàn)最佳配比將以摩爾比:n(H_2O):n(Mg(NO_3)_2·6H_2O):n(檸檬酸):n(乙醇)=100:9:9:2.1與0.6 g包裹碳層的CSH混合。500℃、600℃、700℃煅燒1 h,得到氧化鎂復(fù)合硅酸鹽核殼材料(CMCS)。將CMCS進(jìn)行了同時(shí)氮磷的性能測(cè)試,氨氮和磷的去除率為76.63%和87.18%。兩種材料的去除率相似,如果隨著時(shí)間的增加CMCS磷的去除率也會(huì)增加。它的優(yōu)勢(shì)也會(huì)體現(xiàn)出來(lái)。(6)接下來(lái)將這兩種材料去除氮磷后進(jìn)行了化學(xué)再生。1 mol鹽酸與去除氮磷后的樣品,固液比1:5進(jìn)行5 min的再生處理,再生次數(shù)為5次。在兩種再生模式下,再生后同時(shí)去除氮磷的效率可以達(dá)到73.51%和80.86%。反應(yīng)后的固體中氮磷的脫附率為88%和80%。為材料循環(huán)再生利用提供了可能。(7)采用了各種表征的手段將CSH@SiO_2@MgO和CMCS的形態(tài)和成分進(jìn)行了分析,和同時(shí)去除水中氮磷的機(jī)理進(jìn)行研究。結(jié)果表明,CSH@SiO_2@MgO和CMCS都利用了化學(xué)沉淀去除,而且在去除的過(guò)程中都可以自我調(diào)節(jié)適宜的反應(yīng)條件。
【學(xué)位授予單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X758

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