硅酸钙吸附剂处理富营养化湖水的实验研究-环境工程专业论文.docxVIP

内蒙 内蒙古科技大学硕士学位论文 内蒙古 内蒙古科技大学硕士学位论文 I I 摘 要 由于工业和农业的不断发展，大量的工业废水和生活污水排入湖泊，造成水 体中的氮磷含量超标，由此引起的湖泊富营养化问题越来越严重，已影响到了人 类的生存和发展。吸附法作为传统的水处理方法，具有操作简单处理水质稳定等 特点。采用吸附法处理富营养化湖水以取得一定进展，目前人们已经发现了许多 处理效果好的吸附剂，但由于受材料、价格等方面的影响很少应用于实际生产中。 所以开发廉价、处理效果好的吸附剂成为当今学者研究的热点。 硅酸钙是来自粉煤灰提取高铝粉后的一种工业废物，主要成分是一些碱性氧 化物，具有一定的絮凝沉淀作用；其具有比表面积较大、内部微孔发达、价格低 廉等优点。在国内外关于硅酸钙作为吸附剂的报道有一些，但关于其对富营养化 湖水的治理却未见报道，因此研究硅酸钙的吸附性能，在水处理方面具有重大的 意义和广阔的应用前景。 本课题采用硅酸钙作为吸附剂处理富营养化湖水，探讨了在不同的硅酸钙投 加量、不同的振荡时间及不同的 pH 值下硅酸钙吸附剂对氨氮、总氮、总磷、COD 和叶绿素 a 等五项富营养化指标的去除效果，并通过正交实验确定了最佳处理方 案；从吸附热力学和动力学两个方面系统地研究了硅酸钙对氨氮及总磷的吸附过 程。实验结果表明，硅酸钙吸附剂处理富营养化湖水的最佳实验条件为：投加量 0.8 g/100 mL 水样、pH 值为 8、吸附时间为 80 min，在此条件下氨氮、总氮、总磷 的去除率均达到了 70%以上，COD 和叶绿素 a 的去除率也在 40%左右。硅酸钙对 氨氮、总氮及总磷的吸附等温线均符合 Langmuir 和 Freundlich 吸附等温式，吸附 等温线判定系数是：氨氮分别为 0.9639 和 0.9793，最大吸附量为 6.60 mg/g；总氮 分别为 0.9695 和 0.9700，最大吸附量为 5.6 mg/g；总磷分别为 0.9793 和 0.9677， 最大吸附量为 5.3 mg/g。硅酸钙吸附剂对氨氮、总氮及总磷的吸附动力学研究，采 用了颗粒内扩散模型和假二级反应模型进行描述，结果表明与颗粒内扩散模型相 比，假二级反应模型能更好地描述硅酸钙吸附剂对氨氮、总氮及总磷的吸附全过 程，三者的平衡吸附量分别为 0.401 mg/g、0.140 mg/g 和 0.131 mg/g；而硅酸钙对 氨氮和总磷的吸附行为仅在 0～60 min 内符合颗粒内扩散反应模型，而对总氮的吸 附行为在 0～80 min 内较为符合颗粒内扩散反应模型。 关键词：硅酸钙；富营养化；湖水；吸附 Abstract With the continuous development of industry and agriculture, especially the emission of nitrogen and phosphorus.Eutrophication of the lakes is becoming more and more serious, it has affected the human survival and development. The operation is simple and the effluent is stable by using the flocculation as a traditional method of water treatment.It has made some progress to treat eutrophic lake water by flocculation. And now people have found many kinds of adsorbent with have the better adsorbing performance. but due to the effect of material price, it is rarely used in practical production. So the development of low-cost adsorbent with good effect is becoming a hot spot of todays academic research. Calcium silicate is a kind of industrial waste, after the extraction of high alumina powder from fly ash, it has the advantages of the larger specific surface area, developed inter