【摘要】：近年來,水體富營養(yǎng)化問題越來越嚴重,是國內(nèi)外關注的重要環(huán)境問題之一。磷是導致水體富營養(yǎng)化的主要因素,只有去除水體中的磷才能解決目前面臨的水環(huán)境問題。目前的除磷方法中使用最多的是吸附法,尋找到一種高性能吸附劑尤為重要。因此,本文采用人工合成水鐵礦Ferror Mox(FM)作為處理含磷廢水的吸附劑,通過靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附實驗探索其吸附理論。(一)通過靜態(tài)吸附實驗考察該材料作為除磷吸附劑的效果,研究了不同因素對FM除磷效率的影響,并對其吸附除磷的機制進行了研究。所得結論如下:(1)利用SEM、EDS、XRD、FTIR和Raman等表征方法確定FM主要成分為無定形狀態(tài)的2L水鐵礦,主要元素是Fe、O、Si和Ca,FM主要是以羥基鐵的形式存在;通過XPS對吸附前后的FM進行分析可知,磷在FM表面的吸附存在形式主要是HPO_4~(2-)(中性條件)、H_2PO_4~-(酸性條件)、HPO_4~(2-)和羥基磷酸鈣(堿性條件),并且在酸性環(huán)境中FM表面磷原子的增長量最多,也證實了在酸性環(huán)境中,FM吸附效果相對較好。(2)通過靜態(tài)吸附實驗可知,在吸附時間為60 min、磷酸鹽溶液初始pH為2、相對投加量為7 g/L、溫度是25℃、初始含磷濃度是10 mg/L、溶液體積為50mL的條件下,磷酸鹽的去除率達到99.14%;在不同溫度條件下的吸附等溫式均滿足Langmuir等溫吸附模型,相關系數(shù)達到0.95以上;由熱力學參數(shù)可知,FM吸附除磷反應屬于自發(fā)(式)的吸熱反應;FM吸附除磷反應用準一級動力學模型和準二級動力學模型均可以描述;通過再生實驗可知,用0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液可以使99%左右吸附在FM上的磷解吸下來。(二)通過動態(tài)實驗,考察了流速、吸附柱高度、溶液初始pH及溶液初始濃度等吸附柱參數(shù)對FM吸附穿透曲線的影響、動態(tài)吸附模型對實驗數(shù)據(jù)的擬合曲線以及吸附柱再生性能。所得結論如下:FM吸附除磷穿透曲線隨著流速的增加,穿透曲線逐漸變陡,產(chǎn)水量逐漸減少;隨著吸附柱高度的增加,吸附穿透曲線逐漸平緩,達到穿透點及耗竭點的時間逐漸延長;隨著溶液初始濃度的增加,吸附穿透曲線逐漸向左移動,吸附曲線的穿透時間和吸附飽和時間均會縮短;在弱酸性條件下,FM的除磷效果更好。通過Adam’s-Bohart、Yoon Nelson和BDST吸附模型對FM動態(tài)吸附穿透曲線進行擬合可知,Adam’s-Bohart模型對運行初始階段擬合效果較好;Yoon Nelson模型對運行后期擬合效果較好;BDST模型可以成功預測出流速,對工程應用起到一定參考作用。通過對吸附柱再生及重復利用性實驗可知,FM是一個再生性能好、可重復利用的吸附材料。
【圖文】：

士論文 第一H2PO4-+H2O→HPO4-+H3O+Kal=6.3*10-8HPO4-+H2O→PO43-+H3O+Kal=4.4*10-134屬于強堿弱酸鹽，在水中水解產(chǎn)生強堿 KOH 和弱酸 H3PO4，屬于弱酸，在水中發(fā)生不完全分步電離，由此說明溶液的 pH 會對有決定性的影響[8]。通過磷酸鹽的 Ka1 常數(shù)可以得到不同 pH 值式所占的比例，如圖 1-1。

時候水解胞內(nèi)聚磷酸鹽，分解出磷酸鹽，在缺氧階段攝入磷酸鹽，，以 ATP 存[11]。生物除磷并不是全部歸結為聚磷菌的作用，Cloete 等人[12]研究結果菌胞體包含了 57-59%的磷，胞外聚合物一般包含了 27-30%左右的磷。有關[13]，在好氧的情況下吸收磷的含量是厭氧情況下放出量的 11 倍以上，在厭釋放的更徹底，在好氧的時候吸收的也更多，所以可以在厭氧區(qū)采取一定措磷的釋放。目前，工程中所用到的生物除磷工藝比較多，本文主要列出 A/、UCT、Phostrip 等四種常見工藝。O 除磷工藝A/O 除磷工藝[14]主要是依靠排出富磷污泥達到去除含磷物質的目的。其流程-2 所示，污水與回流污泥在厭氧池混合，聚磷菌分解自身體內(nèi)聚磷酸鹽，同中小分子的有機物合成聚β-羥基丁酸來支撐其自身的生長。進入好氧池后所吸收分解的有機物，都被存到細胞里面。主要特點是厭氧階段放在好氧階段前面，暫緩了絲狀菌的生長及污泥膨脹，階段的有機負荷；停留時間短、泥齡短；工藝簡單，不需要加藥，建設費和低；但是磷的去除效率比較差，不易達標排放。
【學位授予單位】：蘇州科技大學
【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：2537175