凹凸棒土改性及其脫氮除磷效率和機(jī)理研究.pdf

1、SichuanAgriculturalUniversityADissertationSubmittedtoPartialFulfillmentofRequirementforMasterDegree(EnvironentalScieVlronmentalSCiencelIElPalygorskitemodifiedandtheresearchofitsN&PadsorptionperformancesandmechanismLiYanD

2、irectedby：ProfWuJunAPYangGangJune，2016摘要凹凸棒土是一種天然的粘土礦物，具有較大比表面積，常被用作吸附材料。目前，凹凸棒土吸附低濃度的氨氮或磷酸鹽已有文獻(xiàn)報(bào)道，但對(duì)中高濃度氮、磷廢水處理鮮有報(bào)道。本文針對(duì)中高濃度的氨氮、磷酸鹽廢水，采用熱和堿對(duì)凹凸棒土進(jìn)行改性，并進(jìn)行反應(yīng)參數(shù)優(yōu)化，獲取脫氮除磷最佳參數(shù)，考察改性凹凸棒土脫氮除磷效率，篩選最佳脫氮除磷的改性樣品。通過(guò)熱重(TG)、X射線衍射光譜(XIm

3、)、掃描電鏡和能譜分析(SEMEDS)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、zeta電位(ZD和比表面積進(jìn)行表征，探索凹凸棒土改性機(jī)理及脫氮除磷機(jī)制，主要研究結(jié)果如下。(1)熱改性TG、FTIR和SEM結(jié)果表明，當(dāng)熱解溫度低于1420C時(shí)，凹凸棒土失去表面吸附水和孔道中的沸石水，晶體結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化；當(dāng)溫度為1420C3080C時(shí)，凹凸棒土脫出2個(gè)結(jié)合水，晶體發(fā)生輕微的折疊；當(dāng)溫度為3080C5010C時(shí)，晶體失去剩余的結(jié)合水，同時(shí)結(jié)構(gòu)水也部分脫

4、出，晶體結(jié)構(gòu)被破壞；當(dāng)溫度上升至501。C7100C時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)水全部脫出，但硅氧四面體晶體框架沒(méi)有遭到破壞：在一定范圍內(nèi)，熱改性時(shí)間對(duì)凹凸棒土結(jié)構(gòu)的影響不大。(2)堿改性XRD和SEM結(jié)果表明，堿改性凹凸棒土的實(shí)質(zhì)是生成新物相硅酸鹽。氫氧化鈉和溫度同時(shí)作用破壞凹凸棒土原有的鏈層結(jié)構(gòu)生成硅酸鹽：在7000C時(shí)，硅酸鹽晶體大小均勻，排列有序，晶體間形成許多細(xì)密孔道。改性時(shí)間增長(zhǎng)，氫氧化鈉與凹凸棒土反應(yīng)更完全，最佳改性時(shí)間為4小時(shí)。在一定范

5、圍內(nèi)，堿土比較大時(shí)，堿與凹凸棒土混合更均勻，生成大小均勻，排列有序的硅酸鈉晶體；堿土比較小時(shí)，氫氧化鈉只能與局部凹凸棒土作用，生成的硅酸鈉嵌插在未完全坍塌的凹凸棒土孔道中，堵塞孔道，導(dǎo)致比表面積減小。由堿改性zeta電位結(jié)果可知，堿改性產(chǎn)品帶負(fù)電，有利于對(duì)陽(yáng)離子的吸附。(3)改性凹凸棒土脫氮除磷的最佳反應(yīng)參數(shù)為：氮磷模擬廢水最佳初始濃度為NH4N100mg／L，P043p90mg／L；熱和堿改性凹凸棒土最佳pH分別為95和85；熱和堿改