本文關鍵詞：改性鎂劑脫硫廢渣的除磷吸附性能與機理研究

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【摘要】：圍繞熱電廠的鎂劑脫硫廢渣(MDR)的資源化利用以及廢水除磷技術研究,結合“以廢治廢”的思路,提出了改性MDR制備新型除磷吸附劑的設想。研究了MDR制備除磷吸附劑(A-MDR)的活化及改性方法,考察了A-MDR的除磷吸附性能及影響因素,探究了除磷吸附機理。結果表明:(1)MDR主要成分是硅藻土和MgO,其中SiO_2占50%~60%;含鎂化合物有約40%,金屬氧化物(Al、Ca、Fe類)約有5%。MDR的改性方式中按吸附磷能力排列順序為:H_2SO_4改性高溫負載氧化鐵NaOH溶液活化高溫活化;最終確定以熱活化(600℃)以及H2SO4改性(條件:酸濃度2.0mol/L,固-液比1:3.5,改性時間180min,溫度65℃)的工藝制備成了A-MDR。改性后A-MDR表面附著了大量鎂鹽晶體;比表面積和孔容積分別增大了46.6%和28.0%;其表面存在Mg-OH等官能團,在磷的吸附過程中起著關鍵作用;XRD結果表明MDR中的大部分MgO被活化為MgSO_4等鎂鹽,表面活性增強。(2)A-MDR在初始溶液pH為9.0、投加量為12g/L和反應時間為120min的條件下處理濃度為50mg/L的含磷廢水,其磷酸鹽去除率可達98.4%。同時,A-MDR有著處理高濃度含磷廢水的潛力;抗Cl-、SO_4~(2-)和NO_3~(2-)等溶液共存陰離子影響的能力;以及一定的再生(重復利用)性能。A-MDR對磷的吸附過程更符合準二級動力學方程,說明該過程主要以化學吸附為主;該吸附過程的內源擴散(W-M)方程擬合結果表明A-MDR的吸附速率主要由膜擴散過程控制;A-MDR磷吸附性能的等溫吸附結果更符合Langmuir模型,說明A-MDR的磷吸附類型屬于單分子層吸附。(3)A-MDR的最大吸附量為27.548mgP/g,高于多數(shù)改性廢渣制備的除磷吸附劑,說明了它是一種成本低、制備工藝簡單、比表面積大、表面活性強、除磷吸附性能好、脫附性能好且易再生、吸附效率高且吸附容量大的新型除磷吸附劑。其除磷吸附機理是:A-MDR進入含磷廢水中,其表面的吸附位點與固-液界面層的液膜間存在磷的濃度梯度,水中的磷酸鹽受到此梯度力而快速遷移至A-MDR表面的吸附位點中;這些吸附位點中含有的活性較強的Mg~(2+)和Mg-OH都具有較強的化學吸附磷能力,磷酸鹽能與其中的Mg~(2+)結合形成化學鍵而被牢牢固定于A-MDR表面,或者磷酸鹽與其中Mg-OH官能團中的羥基發(fā)生配位體交換而被吸附,最終水體中的磷酸鹽由液相轉移至固相而固定,通過固液分離過程而被去除。
【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】：X773

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本文編號：1301331