本文關(guān)鍵詞：重金屬污水處理用污泥陶粒的制備及沸石化改性

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【摘要】：本研究以污水處理過程中產(chǎn)生的污泥為主要原料,添加粉煤灰作為輔料來燒制多孔陶粒,并對陶粒進(jìn)行沸石化處理,再用于處理含重金屬元素的污水,從而達(dá)到“以廢治廢”的目的。主要研究結(jié)果如下:(1)對制備陶粒所采用的污泥等原料進(jìn)行了化學(xué)成份分析、TG-DTA、XRD分析。以吸水率、氣孔率和體積密度為衡量標(biāo)準(zhǔn),篩選出制備陶粒的最佳原料配比為:污泥:粉煤灰:長石:煤粉=5:3:1:1,優(yōu)化的工藝條件為:預(yù)熱溫度550℃,預(yù)熱時間20min,燒結(jié)溫度1050℃,保溫時間60min,升溫速率9℃/min。最佳條件下陶粒的吸水率為85.43%,氣孔率為89.26%,體積密度為0.642g/cm3。(2)在上述研究基礎(chǔ)上,通過堿水熱反應(yīng)對陶粒進(jìn)行了沸石化處理,從而進(jìn)一步優(yōu)化了孔結(jié)構(gòu),提高了吸附性能。在陶粒燒結(jié)過程中,理論上高溫相變可以顯著提高反應(yīng)活性,這是合成沸石陶粒的基礎(chǔ)。通過堿濃度、水熱溫度等對合成沸石陶粒條件的改變,對合成沸石陶粒通過SEM進(jìn)行形貌分析,確定反應(yīng)條件為:堿濃度3~4 mol,反應(yīng)溫度160℃。XRD、SEM、FTIR等分析表明在陶粒中形成了沸石結(jié)構(gòu),復(fù)合孔結(jié)構(gòu)使比表面積顯著增加。(3)通過重金屬浸出毒性檢測實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),陶粒和沸石化陶粒的浸出液中各種重金屬元素的濃度均大大低于國家規(guī)定的浸出液最高允許濃度。針對焦作市污水廠含有(鋇(Ba)、鈷(Co)、鎳(Ni)、硒(Se)、鍶(Sr)、銅(Cu)、錳(Mn))等重金屬元素污水進(jìn)行了吸附處理實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果顯示去除率都在99%以上,因此本研究研發(fā)的沸石化陶粒處理重金屬污水是安全有效的。(4)研究了吸附時間、溶液pH、吸附劑投入量、鎳離子初始濃度對含鎳離子污水去除率的影響。結(jié)果表明:在0~2h內(nèi),鎳離子吸附速率迅速升高,在2h時去除率達(dá)87.12%,隨著吸附時間的增加,吸附速率有所減慢并呈穩(wěn)定狀態(tài);鎳離子去除率會隨鎳離子初始濃度的增加而降低,當(dāng)初始濃度小于300mg/L時,去除率基本上能達(dá)到100%;當(dāng)溶液pH為4-10時,沸石陶粒的鎳吸附能力較強(qiáng);沸石陶粒投入量從0.1 g/L增加至3 g/L時,鎳吸附量逐漸從18.4 mg/g減低至3.3mg/g。投加量為2g/L時去除率已接近100%。
【關(guān)鍵詞】：污泥陶粒 沸石化改性 污水處理 重金屬
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ424;X703
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 重金屬污水的概述11-13
• 1.1.1 重金屬污水的來源及特點(diǎn)11
• 1.1.2 重金屬污水的污染現(xiàn)狀及危害11-12
• 1.1.3 重金屬污水的處理方法12-13
• 1.2 陶粒及改性13-14
• 1.2.1 陶粒概述13
• 1.2.2 陶粒的沸石化改性13-14
• 1.2.3 沸石對重金屬污水的處理14
• 1.3 研究的意義和內(nèi)容14-19
• 1.3.1 選題的背景14-15
• 1.3.2 選題的目的和意義15-16
• 1.3.3 研究內(nèi)容16-19
• 2 原材料及實(shí)驗(yàn)方法19-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分19-22
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料19
• 2.1.2 陶粒制備流程19-20
• 2.1.3 陶粒性能測試20-22
• 2.2 工藝過程分析22-25
• 2.2.1 干燥及預(yù)熱處理22
• 2.2.2 助熔劑22
• 2.2.3 成孔劑22-23
• 2.2.4 拌合水23
• 2.2.5 燒結(jié)過程23-25
• 3 污泥陶粒的制備及性能研究25-45
• 3.1 引言25
• 3.2 原料的基本性質(zhì)25-29
• 3.2.1 原料的化學(xué)成分25-27
• 3.2.2 原料的TG-DTA27-28
• 3.2.3 原料XRD圖譜28-29
• 3.3 污泥燒制陶粒的機(jī)理29-31
• 3.3.1 原料化學(xué)成分在燒制陶粒中的作用29-30
• 3.3.2 原料的礦物組成在燒制陶粒中的作用30-31
• 3.4 原料配比的確定31-32
• 3.5 主要因素對陶粒性能的影響32-40
• 3.5.1 預(yù)熱溫度和預(yù)熱時間對陶粒性能的影響32-34
• 3.5.2 燒結(jié)溫度對陶粒性能的影響34-36
• 3.5.3 保溫時間對陶粒性能的影響36-38
• 3.5.4 升溫速率對陶粒性能的影響38-40
• 3.6 污泥陶粒的性能表征及相分析40-43
• 3.7 小結(jié)43-45
• 4 陶粒的沸石化改性45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分45-47
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑45-46
• 4.2.2 沸石合成46
• 4.2.3 分析和測試方法46-47
• 4.3 燒結(jié)過程的化學(xué)活化效果47-48
• 4.4 不同溫度下堿水熱反應(yīng)的產(chǎn)物48-49
• 4.5 不同NaOH濃度下堿水熱反應(yīng)的產(chǎn)物49-51
• 4.6 陶粒的沸石化效果51-53
• 4.7 沸石陶粒形成機(jī)理53-55
• 4.8 小結(jié)55-57
• 5 沸石化陶粒在重金屬污水處理中的應(yīng)用57-65
• 5.1 引言57
• 5.2 污泥陶粒的環(huán)境風(fēng)險評價57-58
• 5.3 沸石化陶粒對重金屬污水的處理58-59
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑58
• 5.3.2 陶粒和沸石化陶粒對污水中重金屬的吸附實(shí)驗(yàn)58-59
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析59
• 5.4 沸石化陶粒吸附含鎳廢水的研究59-63
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)方法59-60
• 5.4.2 時間對吸附的影響60-61
• 5.4.3 鎳離子初始濃度對吸附的影響61
• 5.4.4 溶液初始pH對吸附的影響61-62
• 5.4.5 沸石陶粒加入量對鎳吸附的影響62-63
• 5.5 沸石陶粒處理重金屬污水機(jī)理初步探討63
• 5.6 小結(jié)63-65
• 6 結(jié)論與展望65-67
• 6.1 結(jié)論65-66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-73
• 作者簡介73-75
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集75

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本文編號：707351