【摘要】：近年來隨著工業(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。赤泥的處理不當和隨意堆放會導致環(huán)境污染。畜牧業(yè)的發(fā)展導致排出的廢水量增加,廢水中含有高濃度氮磷隨意排放會導致水體富營養(yǎng)化。中國集約化畜禽養(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去除畜牧業(yè)廢水中氮磷的方法。既可以解決廢物處理問題也可以去除廢水中的污染物。研究內(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,與CaO進行高壓水熱反應。通過實驗結(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16h,在120℃烘干8h,得到樣品水合硅酸鈣(CSH)。通過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)進行改進制成CSH@Si O_2。最佳實驗條件: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MgO同時去除氮磷的影響。而且可以將水的pH控制在8.5~10。(3)再將CSH@SiO_2上負載MgO(CSH@SiO_2@MgO),實驗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到83.88%和93.87%。溶液的pH穩(wěn)定在8.5左右。(4)對這個復合材料進行改進,在保持原本的去除率的同時。也可以完全發(fā)揮CSH對磷的去除。改進原材料制備CSH@MgO的核殼材料(CMCS)來解決這個問題。最佳實驗配比:將0.6g的CSH與40mL葡萄糖(5mol)水熱,在180℃條件下反應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。通過表征方式得出,碳完美的包裹在CSH外部形成層,變成一個圓潤的球。(5)根據(jù)之前的實驗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,得到氧化鎂復合硅酸鹽核殼材料(CMCS)。將CMCS進行了同時氮磷的性能測試,氨氮和磷的去除率為76.63%和87.18%。兩種材料的去除率相似,如果隨著時間的增加CMCS磷的去除率也會增加。它的優(yōu)勢也會體現(xiàn)出來。(6)接下來將這兩種材料去除氮磷后進行了化學再生。1 mol鹽酸與去除氮磷后的樣品,固液比1:5進行5 min的再生處理,再生次數(shù)為5次。在兩種再生模式下,再生后同時去除氮磷的效率可以達到73.51%和80.86%。反應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)和成分進行了分析,和同時去除水中氮磷的機理進行研究。結(jié)果表明,CSH@SiO_2@MgO和CMCS都利用了化學沉淀去除,而且在去除的過程中都可以自我調(diào)節(jié)適宜的反應條件。
【學位授予單位】：黑龍江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X758

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