磷是人類生命活動和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)不可或缺的元素之一,但水體中過量的磷會導(dǎo)致富營養(yǎng)化,破壞生態(tài)環(huán)境。當(dāng)下,人類社會正面臨著磷資源短缺與磷污染嚴(yán)重的窘境。水中磷的深度處理和磷資源的回收已成為水污染治理領(lǐng)域的重要研究課題。課題組前期研究證實鐵系納米復(fù)合材料如HFO-201對磷具有高吸附容量和高選擇性,具有良好的應(yīng)用前景。為了系統(tǒng)評估HFO-201在復(fù)雜水體環(huán)境中的除磷效率,本文選取pH值、溫度、硫酸根濃度、吸附劑量和初始磷濃度等為影響因素,構(gòu)建了三層前饋/反向傳播式人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),用于模擬不同運行參數(shù)和水質(zhì)條件下HFO-201的除磷過程。該模型可準(zhǔn)確預(yù)測HFO-201靜態(tài)除磷效率(Pearson系數(shù)為0.989)和固定床吸附穿透曲線(相關(guān)系數(shù)為0.993)。與相應(yīng)曲面模型相比,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有更強(qiáng)的靈活性和魯棒性,還可以對訓(xùn)練組邊界條件以外的數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確的外推預(yù)測。通過ANOVA測試和權(quán)值分析,發(fā)現(xiàn)除溫度外,其他參數(shù)影響顯著。通過結(jié)合遺傳算法,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可對HFO-201除磷系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,在特定條件下,可在保持90%以上磷去除率的基礎(chǔ)上,計算得到最小吸附劑投量和最優(yōu)pH。上述結(jié)果表明,人工神經(jīng)...

【文章頁數(shù)】：126 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
英文摘要
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 水中磷的來源和形態(tài)分布
        1.1.2 磷污染的危害及磷資源短缺
        1.1.3 含磷廢水處理及磷回收方法
        1.1.4 納米復(fù)合材料在污水除磷及磷回收領(lǐng)域的研究
        1.1.5 市政污水中磷和出水有機(jī)物(EfOM)的同步去除
    1.2 研究目標(biāo)、內(nèi)容及基本思路
第二章 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鐵系納米復(fù)合材料除磷特性
    2.1 引言
    2.2 實驗材料及方法
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 響應(yīng)曲面及實驗設(shè)計
        2.2.3 靜態(tài)吸附實驗
        2.2.4 固定床吸附實驗
        2.2.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 響應(yīng)曲面模型
        2.3.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬靜態(tài)吸附
        2.3.3 遺傳算法優(yōu)化
        2.3.4 影響因素相互作用分析
        2.3.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬固定床吸附
    2.4 本章小結(jié)
第三章 鳥糞石法回收鐵系納米復(fù)合材料除磷脫附液
    3.1 引言
    3.2 實驗材料及方法
        3.2.1 實驗材料
        3.2.2 HFO-201吸附-鳥糞石反應(yīng)器系統(tǒng)
        3.2.3 鳥糞石結(jié)晶靜態(tài)實驗
        3.2.4 晶體生長動力學(xué)實驗
        3.2.5 分析方法
        3.2.6 熱力學(xué)模型構(gòu)建
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 污水處理廠二級出水及脫附液表征
        3.3.2 熱力學(xué)模型結(jié)果
        3.3.3 pH對P回收的影響
        3.3.4 溫度和攪拌轉(zhuǎn)速對P回收的影響
        3.3.5 鎂氨投量對P回收的影響
        3.3.6 鹽度和有機(jī)物對P回收的影響
        3.3.7 鈣/鎂法P回收可行性探索
    3.4 本章小節(jié)
第四章 鑭系納米復(fù)合材料的研制與基本除磷性能
    4.1 引言
    4.2 實驗材料與方法
        4.2.1 實驗材料
        4.2.2 納米復(fù)合材料La-201的制備
        4.2.3 靜態(tài)吸附實驗
        4.2.4 吸附模型
        4.2.5 材料表征及分析方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 La-201的表征
        4.3.2 pH對La-201吸附P的影響
        4.3.3 競爭離子和有機(jī)物對La-201吸附P的影響
        4.3.4 吸附等溫線
        4.3.5 吸附動力學(xué)
        4.3.6 與其他載La復(fù)合材料的比較
    4.4 本章小節(jié)
第五章 載鑭納米復(fù)合材料固定床除磷性能與作用機(jī)制
    5.1 引言
    5.2 實驗材料與方法
        5.2.1 實驗材料
        5.2.2 固定床動態(tài)吸附-再生實驗
        5.2.3 分析方法
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 固定床吸附-再生結(jié)果
        5.3.2 HLO形貌及晶態(tài)變化研究
        5.3.3 LaPO4形態(tài)的NMR研究
        5.3.4 La-P相互作用XPS研究
    5.4 本章小節(jié)
第六章 研究結(jié)論、創(chuàng)新點與研究展望
附件 博士階段的其他相關(guān)研究工作
    第七章 飲用水處理廠(DWTP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)混合模型產(chǎn)水量預(yù)測工具的開發(fā)
        7.1 引言
        7.2 實驗材料與方法
            7.2.1 實驗數(shù)據(jù)
            7.2.2 數(shù)據(jù)處理
            7.2.3 混合型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建
            7.2.4 DWTP產(chǎn)水量預(yù)測工具的開發(fā)
        7.3 結(jié)果與討論
            7.3.1 DWTP輸入輸出數(shù)據(jù)分析
            7.3.2 混合型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(HANN)模型的結(jié)構(gòu)和性能
            7.3.3 輸入?yún)?shù)對HANN模型的影響
            7.3.4 DWTP產(chǎn)水量預(yù)測工具
        7.4 本章小節(jié)
    第八章 載鐵納米復(fù)合材料-離子交換串聯(lián)同步去除磷和出水有機(jī)物(EfOM)的性能
        8.1 前言
        8.2 實驗材料與方法
            8.2.1 實驗材料
            8.2.2 連續(xù)固定床動態(tài)吸附-再生實驗
            8.2.3 分析方法
        8.3 結(jié)果與討論
            8.3.1 市政污水出水表征
            8.3.2 HFO-201/D-201串聯(lián)柱系統(tǒng)同步去除磷和EfOM
            8.3.3 HFO-201/D-201串聯(lián)柱系統(tǒng)再生性能分析
        8.4 本章小節(jié)
參考文獻(xiàn)
攻讀博士期間主要科研成果
致謝



本文編號：3736659