發(fā)布時間：2017-12-25 00:01

  本文關(guān)鍵詞：冬季條件下富營養(yǎng)化水體同步氮磷離子交換樹脂材料研發(fā)　出處：《北京林業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：河水中氮磷元素含量的超標會導(dǎo)致自然水體的富營養(yǎng)化現(xiàn)象,造成水體環(huán)境的惡化,并最終危害人類健康。在冬季條件下,河水中溶解氧含量高、溫度低、COD含量低,不具備反硝化菌的生長條件,難以進行反硝化,極易造成河水中硝酸鹽濃度的超標。同時,在冬季環(huán)境下,水中植物代謝速率緩慢,對磷酸鹽的吸收量低,因此,水中的磷酸鹽含量也極易超標。本文主要研究利用陰離子交換樹脂去除自然水體中超標硝酸鹽和磷酸鹽的可行性與影響因素。通過靜態(tài)吸附實驗和動態(tài)吸附實驗,篩選出對磷酸鹽和硝酸鹽具有較好吸附性能的離子交換樹脂,并從樹脂制備的工藝著手,對樹脂的合成材料進行優(yōu)化,進一步改善樹脂的吸附性能。實驗表明,在常見的苯乙烯-二乙烯苯型陰離子交換樹脂中,201×7(717)型樹脂對硝酸鹽和磷酸鹽的吸附性能最好。經(jīng)Langmuir模型分析,其對PO43-的飽和吸附量為22.22 mgP/g樹脂,對NO3-的飽和吸附量為28.9 mgN/g樹脂。在投加量為2 g/L時,201×7(717)型樹脂能在90 min內(nèi)達到對硝酸鹽和磷酸鹽的吸附飽和,經(jīng)動態(tài)吸附實驗研究,201×7(717)型樹脂基本能實現(xiàn)在緩流水體中對磷酸鹽和硝酸鹽的大部分去除。在201×7(717)型樹脂的基礎(chǔ)上,通過對樹脂制備工藝的探究,對樹脂合成的材料比例進行了調(diào)節(jié),合成了3組具有不同交聯(lián)度的苯乙烯-二乙烯苯型陰離子交換樹脂。研究結(jié)果表明,交聯(lián)度為8%時,樹脂對硝酸鹽和磷酸鹽的吸附性能最好,其對PO43-的飽和吸附量為22.47 mgP/g樹脂,對NO3-的飽和吸附量為37.88 mgN/g樹脂,分別較201×7(717)型樹脂提高了1%和31%。但隨著樹脂聚合度的增加,樹脂達到飽和狀態(tài)所需要的時間也有所增長。為加快樹脂對硝酸鹽和磷酸鹽的吸附速率,開展了在樹脂氯甲基化過程使用FeCl3替代ZnCl3作為催化劑的研究,經(jīng)實驗,所合成的樹脂201×8 (FeCl3)對PO43-的飽和吸附量為28.74 mgP/g樹脂,對NO3-的飽和吸附量為39.06 mgN/g樹脂,分別較ZnCl2作為催化劑時提高了28%和3%。在投加量同樣為2g/L的條件下,201×8(FeCb)型樹脂對P043-達到平衡吸附的時間較201×8(ZnCl2)型樹脂減少了30min,對NO3-達到平衡吸附的時間減少了20min。在掃描電鏡的觀測下,201×8 (FeCl3)的比表面積更大,其外表面上可用于進行離子交換的自由離子密度更高。經(jīng)考察,水體溫度和水體中NH4+離子的濃度不會影響201×8 (FeCl3)型樹脂對磷酸鹽和硝酸鹽的吸附性能,但水體中C1-離子和S042-離子的濃度則會抑制201×8 (FeCl3)型樹脂對磷酸鹽和硝酸鹽的吸附性能,且磷酸鹽和硝酸鹽也會相互抑制201×8 (FeCl3)型樹脂對彼此的吸附能力。經(jīng)研究,在將201× 8 (FeCl3)型樹脂實際用于水處理時,宜以3%wt的NaCl溶液做為樹脂的再生液。
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ425.23;X52

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