發(fā)布時間：2019-03-31 16:38

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,回收磷的技術(shù)受到人們的普遍關注。磷作為人類生存的必要元素,在自然界中處于單向循環(huán)的狀態(tài),由于人們過度的使用磷,使自然界中磷資源不斷減少且很難再生,然而目前許多磷存在于污水中,將污水排放到水中使水形成富營養(yǎng)化。如果恰當?shù)剡x擇從污水污泥中回收磷的技術(shù),既能減少水污染,又能彌補自然界磷短缺的問題,在現(xiàn)實生活中具有重要意義。本文主要研究分析的是通過吸附法回收磷。首先,本實驗的研究對象是玉米秸稈,將其進行改性炭化,最終制得吸附性能良好的吸附劑,通過研究其對溶液中磷酸根去除的效能,得到制備最優(yōu)改性炭化玉米秸稈吸附劑的最佳條件。選用不同的化學改性劑對玉米秸稈進行改性,得知以氯化鋅作為改性劑對玉米秸稈進行改性得到的吸附劑對溶液中磷酸根的去除效果最好。以氯化鋅作玉米秸稈改性劑,制備改性炭化玉米秸稈吸附劑,分析改性劑的濃度、浸漬比、活化時間和活化溫度等條件對吸附劑的吸附效能和產(chǎn)率的影響。通過實驗數(shù)據(jù)表明,在改性劑的濃度為50g/L、浸漬比為2:1、活化時間2h、活化溫度400℃的條件下制備的改性炭化玉米秸稈吸附劑對溶液中磷酸根的去除率達到99.52%,產(chǎn)率為21.75%。其次,本文采用最佳的改性炭化玉米秸稈吸附劑對溶液中磷酸根進行吸附,通過平衡吸附法分析了吸附劑的投加量、pH值、反應時間以及溶液中磷酸根初始濃度的不同對改性炭化玉米秸稈吸附劑去除溶液中磷的影響進行研究。通過實驗數(shù)據(jù)表明,當溶液中磷的濃度為50mg/L、吸附劑的投加量為0.2g時,對溶液中磷酸根的去除率達到最佳,可達到99.52%,而且該吸附過程發(fā)生的比較迅速,反應20min,該吸附過程已經(jīng)基本完成。其中溶液的pH值對吸附劑去除磷酸根的影響比較大,當溶液pH為2時,吸附劑對磷酸根的去除率為42.89%;當溶液的p H為8時,吸附劑對磷酸根的去除率為99.52%;當溶液的pH值超過8時,吸附劑對磷酸根的去除率呈現(xiàn)緩慢下降趨勢,因此將溶液的p H調(diào)為弱堿性有利于吸附劑對磷回收。同時向溶液中投加不同濃度的干擾物,分析溶液中干擾物對改性炭化玉米秸稈吸附劑吸附溶液中磷酸根的影響。由實驗結(jié)果表明,當溶液中含有不同濃度的COD和NH4+時,對吸附劑回收溶液中磷的影響很小。最后,本文通過Langmuir和Freundlich吸附等溫模型詳細地描述了不同溫度下改性炭化玉米秸稈吸附劑對溶液中磷的吸附過程,結(jié)果表明,反應溫度的高低對吸附劑的吸附能力影響不大。通過吸附動力學模型可知,改性炭化玉米秸稈吸附劑吸附溶液中磷的過程更接近偽二級動力學模型。綜上所述,磷資源短缺和污水污泥中含有大量磷的問題應得到人們的普遍重視。污水污泥中回收磷的技術(shù),隨著人們研究而不斷被完善。本文使用玉米秸稈制備吸附劑不僅實現(xiàn)廢物利用,而且能有效地回收磷。因此,本文所研究的內(nèi)容為污水污泥中回收磷的相關技術(shù)提供了參考,對解決磷資源短缺的問題具有重要意義。
[Abstract]:With the rapid development of China's economy, the technology of recycling phosphorus has been widely concerned by people. As the essential element of human existence, phosphorus is in the state of one-way circulation in nature, and because of the excessive use of the phosphorus, the phosphorus resource in nature is continuously reduced and it is difficult to regenerate, however, many of the phosphorus is present in the sewage, and the sewage is discharged into the water to form the eutrophic water. If the technology of recovering phosphorus from the sewage sludge is properly selected, the water pollution can be reduced, the problem of the shortage of the phosphorus in the natural world can be made up, and the method is of great significance in the real life. The main research of this paper is to recover the phosphorus by adsorption. First, the research object of the experiment is the corn straw, which is modified and carbonized, and finally the adsorbent with good adsorption performance is prepared, and the optimal conditions for preparing the optimal modified carbonized corn straw adsorbent are obtained by researching the efficiency of the phosphate radical removal in the solution. The corn straw was modified with different chemical modifier, and it was found that the removal effect of the phosphate radical in the solution was the best by using zinc chloride as a modifier to modify the corn straw. The effects of the conditions such as the concentration of the modifier, the impregnation ratio, the activation time and the activation temperature on the adsorption efficiency and yield of the adsorbent were analyzed by using zinc chloride as the corn straw modifier. The experiment data show that the removal rate of phosphate radical in the solution is 99.52% and the yield is 21.75% under the condition that the concentration of the modifier is 50 g/ L, the impregnation ratio is 2:1, the activation time is 2 h and the activation temperature is 400 DEG C. Secondly, the optimal modified carbonized corn straw adsorbent was used to adsorb the phosphate in the solution, and the addition of the adsorbent and the pH value were analyzed by the equilibrium adsorption method. The effect of the reaction time and the initial concentration of the phosphate in the solution on the removal of phosphorus from the modified carbonized corn straw adsorbent was studied. The experimental data show that when the concentration of the phosphorus in the solution is 50 mg/ L and the addition amount of the adsorbent is 0.2 g, the removal rate of the phosphate in the solution is the best, and 99.52% can be achieved, and the adsorption process is relatively rapid, the reaction is 20 min, and the adsorption process has been basically completed. and when the pH value of the solution is 8, the removal rate of the adsorbent to the phosphate radical is 99.52%; when the pH value of the solution is more than 8, The removal rate of the adsorbent to the phosphate has a tendency to decrease slowly, so that the p-H of the solution is adjusted to a weak base, which is favorable for the recovery of the phosphorus by the adsorbent. And simultaneously adding different concentration of the interference substance into the solution, and analyzing the influence of the interference on the phosphate radical in the adsorption solution of the modified carbonized corn straw adsorbent in the solution. The results show that when the solution contains COD and NH4 + with different concentration, the effect of phosphorus in the recovery solution of the adsorbent is very small. In the end, the adsorption process of the modified carbonized corn straw adsorbent in the solution at different temperatures is described in detail by the Langmuir and Freundlich adsorption isothermal model. The results show that the reaction temperature has little influence on the adsorption capacity of the adsorbent. The adsorption kinetics model shows that the process of the phosphorus in the adsorption solution of the modified carbonized corn straw adsorbent is closer to the pseudo-secondary dynamic model. In summary, the problem of phosphorus resource shortage and large amount of phosphorus in sewage sludge should be paid more and more attention. The technology of recovering phosphorus from sewage sludge has been perfected with people's research. The method for preparing the adsorbent by using the corn straw not only realizes the utilization of the waste, but also can effectively recover the phosphorus. Therefore, the contents of this paper provide a reference for the recovery of phosphorus in sewage sludge, and it is of great significance to solve the problem of the shortage of phosphorus resources.
【學位授予單位】：吉林建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X703

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本文編號：2451084