本文關(guān)鍵詞：氟化鈣反應(yīng)結(jié)晶熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究

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【摘要】：工業(yè)含氟廢水是工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氟濃度大大超過排放標(biāo)準(zhǔn)限值的廢水。含氟廢水對人類和動(dòng)物的健康以及生態(tài)的平衡具有嚴(yán)重的威脅,因此對含氟廢水處理技術(shù)的研究顯得尤為重要。在廢水除氟過程中,通常采用成本低廉的鈣鹽沉淀除氟法,但是鈣鹽沉淀法不單是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程,其中還涉及到氟化鈣晶體的成核、生長等結(jié)晶熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過程。如果能夠掌握鈣氟反應(yīng)結(jié)晶過程中氟化鈣的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù),就能很好的控制整個(gè)鈣鹽沉淀除氟的過程,從而實(shí)現(xiàn)對廢水中氟離子的高效去除,具有重要的科學(xué)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。本文從結(jié)晶熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩方面深入研究鈣氟反應(yīng)結(jié)晶的過程。1、研究了鈣氟反應(yīng)結(jié)晶的熱力學(xué)過程,并測定了相關(guān)熱力學(xué)參數(shù)。采用氟離子計(jì)和激光測量法測量了氟化鈣在純水中的溶解度和超溶解度;發(fā)現(xiàn)在純水中氟化鈣的溶解度和超溶解度是兩條隨著溫度升高不斷減小的曲線。并研究了模擬工業(yè)含氟廢水處理中廢水的酸堿性、雜質(zhì)粒子、添加劑以及晶種等條件下鈣氟反應(yīng)結(jié)晶過程中氟化鈣的熱力學(xué)數(shù);測得pH=6時(shí)的氟化鈣的溶解度以30℃為拐點(diǎn),隨著溫度升高先減小后增大。雜質(zhì)粒子和添加劑的存在也對氟化鈣的溶解度和超溶解度產(chǎn)生了影響,Mg2+、EDTA會增大氟化鈣在溶液中的溶解度;Cl-、Br-、C2H5OH則減小了氟化鈣在溶液中的超溶解度;晶種的存在會大大減小氟化鈣的超溶解度,晶種粒徑越小,量越大,則氟化鈣的超溶解度越小。2、研究了鈣氟反應(yīng)結(jié)晶的動(dòng)力學(xué)過程,并測定了純水中的鈣氟反應(yīng)結(jié)晶過程誘導(dǎo)期數(shù)據(jù)。通過模擬工業(yè)含氟廢水處理中廢水的酸堿性、雜質(zhì)粒子、添加劑以及晶種等條件測定了其對鈣氟反應(yīng)結(jié)晶過程中氟化鈣的誘導(dǎo)期的影響。發(fā)現(xiàn)在測量pH=6的氟化鈣誘導(dǎo)期時(shí),無論是升溫還是降溫光功率讀數(shù)均不改變,說明氟化鈣在pH=6時(shí)的溶解度曲線是一條以30℃為拐點(diǎn)的U型曲線,這個(gè)結(jié)論正好與前面測得的pH=6時(shí)的溶解度數(shù)據(jù)相符合。證明了實(shí)驗(yàn)的正確性。相同條件的雜質(zhì)、添加劑以及晶種對誘導(dǎo)期的影響趨勢與其對熱力學(xué)的影響趨勢相同,說明一種物質(zhì)如果增強(qiáng)了固液體系中溶質(zhì)的活度,就可以減小其溶解度,縮短其誘導(dǎo)期。通過掃描電鏡分析了了雜質(zhì)、添加劑、超聲場、晶種對生成的氟化鈣晶體粒度的影響。通過紅外和XRD圖譜分析表明,PAM、超聲場的引入雖然影響了晶體的粒度分布,但對氟化鈣晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒有改變。
【關(guān)鍵詞】：氟化鈣 反應(yīng)結(jié)晶 熱力學(xué) 成核動(dòng)力學(xué) 生長動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-27
• 1.1 氟的來源9-16
• 1.1.1 天然來源10
• 1.1.2 農(nóng)業(yè)來源10
• 1.1.3 工業(yè)來源10-12
• 1.1.4 氟污染的危害12-16
• 1.2 含氟廢水處理技術(shù)16-25
• 1.2.1 流化床結(jié)晶法17-18
• 1.2.2 化學(xué)沉淀法18-20
• 1.2.3 納濾膜分離法20-21
• 1.2.4 絮凝沉淀法21-23
• 1.2.5 吸附法23-25
• 1.2.6 其他方法25
• 1.3 研究背景以及意義25-26
• 1.4 研究內(nèi)容26-27
• 第二章 鈣氟反應(yīng)結(jié)晶熱力學(xué)研究27-43
• 2.1 理論綜述27-30
• 2.1.1 固液平衡理論27-28
• 2.1.2 溶解度28
• 2.1.3 超溶解度和介穩(wěn)區(qū)28-30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分30-33
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑30
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器30-31
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)裝置31-32
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)方法32-33
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論33-41
• 2.3.1 氟化鈣的溶解度33
• 2.3.2 氟化鈣的超溶解度和介穩(wěn)區(qū)33-35
• 2.3.3 氟化鈣在pH=6 時(shí)的介穩(wěn)區(qū)35
• 2.3.4 不同雜質(zhì)/添加劑對氟化鈣超溶解度的影響35-38
• 2.3.5 不同的氯化鈣滴加速率對氟化鈣超溶解度的影響38-39
• 2.3.6 添加晶種對氟化鈣超溶解度的影響39-41
• 2.4 本章小結(jié)41-43
• 第三章 鈣氟反應(yīng)結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究43-67
• 3.1 成核過程概述43-49
• 3.1.1 成核43-45
• 3.1.2 誘導(dǎo)期45-47
• 3.1.3 超聲場47-49
• 3.2 生長動(dòng)力學(xué)理論49-53
• 3.2.1 晶體生長過程49-50
• 3.2.2 晶體生長動(dòng)力學(xué)模型50-53
• 3.3 實(shí)驗(yàn)53-54
• 3.3.1 誘導(dǎo)期的測量53
• 3.3.2 氟化鈣晶體的分析53-54
• 3.4 結(jié)果與討論54-65
• 3.4.1 氟化鈣的誘導(dǎo)期54-55
• 3.4.2 氟化鈣在pH=6 時(shí)的誘導(dǎo)期55-56
• 3.4.3 雜質(zhì)/添加劑對氟化鈣誘導(dǎo)期的影響56-59
• 3.4.4 添加晶種對氟化鈣誘導(dǎo)期的影響59-60
• 3.4.5 晶種和過飽和度對氟化鈣生長速率的影響60-62
• 3.4.6 外界因素對鈣氟反應(yīng)結(jié)晶的影響62-65
• 3.5 本章小結(jié)65-67
• 第四章 結(jié)論與展望67-69
• 4.1 結(jié)論67-68
• 4.2 展望68-69
• 符號說明69-70
• 參考文獻(xiàn)70-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及申請專利77-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目78-79
• 致謝79

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：820129