重金属污水处理用污泥陶粒的制备及沸石化改性

【摘要】：本研究以污水处理过程中产生的污泥为主要原料,添加粉煤灰作为辅料来烧制多孔陶粒,并对陶粒进行沸石化处理,再用于处理含重金属元素的污水,从而达到“以废治废”的目的。主要研究结果如下:(1)对制备陶粒所采用的污泥等原料进行了化学成份分析、TG-DTA、XRD分析。以吸水率、气孔率和体积密度为衡量标准,筛选出制备陶粒的最佳原料配比为:污泥:粉煤灰:长石:煤粉=5:3:1:1,优化的工艺条件为:预热温度550℃,预热时间20min,烧结温度1050℃,保温时间60min,升温速率9℃/min。最佳条件下陶粒的吸水率为85.43%,气孔率为89.26%,体积密度为0.642g/cm3。(2)在上述研究基础上,通过碱水热反应对陶粒进行了沸石化处理,从而进一步优化了孔结构,提高了吸附性能。在陶粒烧结过程中,理论上高温相变可以显著提高反应活性,这是合成沸石陶粒的基础。通过碱浓度、水热温度等对合成沸石陶粒条件的改变,对合成沸石陶粒通过SEM进行形貌分析,确定反应条件为:碱浓度3~4 mol,反应温度160℃。XRD、SEM、FTIR等分析表明在陶粒中形成了沸石结构,复合孔结构使比表面积显著增加。(3)通过重金属浸出毒性检测实验发现,陶粒和沸石化陶粒的浸出液中各种重金属元素的浓度均大大低于国家规定的浸出液最高允许浓度。针对焦作市污水厂含有(钡(Ba)、钴(Co)、镍(Ni)、硒(Se)、锶(Sr)、铜(Cu)、锰(Mn))等重金属元素污水进行了吸附处理实验研究,结果显示去除率都在99%以上,因此本研究研发的沸石化陶粒处理重金属污水是安全有效的。(4)研究了吸附时间、溶液pH、吸附剂投入量、镍离子初始浓度对含镍离子污水去除率的影响。结果表明:在0~2h内,镍离子吸附速率迅速升高,在2h时去除率达87.12%,随着吸附时间的增加,吸附速率有所减慢并呈稳定状态;镍离子去除率会随镍离子初始浓度的增加而降低,当初始浓度小于300mg/L时,去除率基本上能达到100%;当溶液pH为4-10时,沸石陶粒的镍吸附能力较强;沸石陶粒投入量从0.1 g/L增加至3 g/L时,镍吸附量逐渐从18.4 mg/g减低至3.3mg/g。投加量为2g/L时去除率已接近100%。 【关键词】：污泥陶粒 沸石化改性 污水处理 重金属
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ424;X703
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 重金属污水的概述11-13
• 1.1.1 重金属污水的来源及特点11
• 1.1.2 重金属污水的污染现状及危害11-12
• 1.1.3 重金属污水的处理方法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 沸石对重金属污水的处理14
• 1.3 研究的意义和内容14-19
• 1.3.1 选题的背景14-15
• 1.3.2 选题的目的和意义15-16
• 1.3.3 研究内容16-19
• 2 原材料及实验方法19-25
• 2.1 实验部分19-22
• 2.1.1 实验原料19
• 2.1.2 陶粒制备流程19-20
• 2.1.3 陶粒性能测试20-22
• 2.2 工艺过程分析22-25
• 2.2.1 干燥及预热处理22
• 2.2.2 助熔剂22
• 2.2.3 成孔剂22-23
• 2.2.4 拌合水23
• 2.2.5 烧结过程23-25
• 3 污泥陶粒的制备及性能研究25-45
• 3.1 引言25
• 3.2 原料的基本性质25-29
• 3.2.1 原料的化学成分25-27
• 3.2.2 原料的TG-DTA27-28
• 3.2.3 原料XRD图谱28-29
• 3.3 污泥烧制陶粒的机理29-31
• 3.3.1 原料化学成分在烧制陶粒中的作用29-30
• 3.3.2 原料的矿物组成在烧制陶粒中的作用30-31
• 3.4 原料配比的确定31-32
• 3.5 主要因素对陶粒性能的影响32-40
• 3.5.1 预热温度和预热时间对陶粒性能的影响32-34
• 3.5.2 烧结温度对陶粒性能的影响34-36
• 3.5.3 保温时间对陶粒性能的影响36-38
• 3.5.4 升温速率对陶粒性能的影响38-40
• 3.6 污泥陶粒的性能表征及相分析40-43
• 3.7 小结43-45
• 4 陶粒的沸石化改性45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 实验部分45-47
• 4.2.1 实验原料与试剂45-46
• 4.2.2 沸石合成46
• 4.2.3 分析和测试方法46-47
• 4.3 烧结过程的化学活化效果47-48
• 4.4 不同温度下碱水热反应的产物48-49
• 4.5 不同NaOH浓度下碱水热反应的产物49-51
• 4.6 陶粒的沸石化效果51-53
• 4.7 沸石陶粒形成机理53-55
• 4.8 小结55-57
• 5 沸石化陶粒在重金属污水处理中的应用57-65
• 5.1 引言57
• 5.2 污泥陶粒的环境风险评价57-58
• 5.3 沸石化陶粒对重金属污水的处理58-59
• 5.3.1 实验原料与试剂58
• 5.3.2 陶粒和沸石化陶粒对污水中重金属的吸附实验58-59
• 5.3.3 实验结果与分析59
• 5.4 沸石化陶粒吸附含镍废水的研究59-63
• 5.4.1 实验方法59-60
• 5.4.2 时间对吸附的影响60-61
• 5.4.3 镍离子初始浓度对吸附的影响61
• 5.4.4 溶液初始pH对吸附的影响61-62
• 5.4.5 沸石陶粒加入量对镍吸附的影响62-63
• 5.5 沸石陶粒处理重金属污水机理初步探讨63
• 5.6 小结63-65
• 6 结论与展望65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-73
• 作者简介73-75
• 学位论文数据集75

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

粉煤灰的再生利用——沸石化煤灰在砂质土壤上的草坪施用效果    逸见彰男;周宝库;

沸石化硅藻土载体制备研究    杜玉成;史树丽;郭振广;李杨;何洪;

沸石化学的新进展    朱建华

珍珠岩的沸石化—一种有前途的工艺    N.Giordano;钱定福;

粉煤灰空心微珠沸石化制备复合空心球    王德举,唐颐,董安钢,张亚红

分块搞活到整体搞活——浙江寿尔福公司改革的调查    胡一翔;

    

硅藻蛋白石表面沸石化改型对苯吸附性的影响    于文彬;袁巍巍;刘冬;袁鹏;何宏平;朱建喜;

蒸汽相诱导原位沸石化制备FAU@nano-ZSM-5双相复合沸石    张球

重金属污水处理用污泥陶粒的制备及沸石化改性    赵怀霞

粉煤灰沸石化及其处理废水的试验研究    靳朋勃