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《中南大学》 2007年
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以Ca(OH)_2为pH调节剂的磷酸氢镁吸附法处理氨氮废水的研究

王昊  
【摘要】: 磷酸铵镁(MAP)化学沉淀法在处理钢铁、炼油、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工和饲料生产等工业产生的高浓度氨氮废水研究中取得了较大进展,具有反应速度快、所需时间短、生成的沉淀可以作为复合肥而利用等特点,但也暴露了一些缺陷,如沉淀剂的用量大、成本高,需要消耗大量碱对废水的pH进行调整,沉淀产物出路有限,出水难以达标等。 本研究采用热分解技术将MAP沉淀物加热分解,制备出磷酸氢镁(MHP)吸附剂处理氨氮废水,收集吸附产物MAP重新热分解为MHP循环使用,解决了沉淀剂用量和沉淀产物出路问题。采用CaO为pH值调节剂,与传统沉淀法使用NaOH相比大大降低碱耗成本。此外,热分解产生的NH_3纯度高,以氨水形式收集后可直接使用。MHP吸附工艺处理后的氨氮废水出水采用沸石法深度处理。 主要研究内容及结论如下: 考察了pH值、温度、初始氨氮浓度对MHP吸附中低浓度氨氮的影响,得到最优工艺条件:NH_4Cl体系20~25℃、pH值为9,(NH_4)_2SO_4体系40℃、pH值为9,(NH_4)_2CO_3体系25~30℃、pH值为13.5。MHP的氨氮吸附容量随氨氮浓度的增大而显著上升。 考察了MHP剂量、CaO剂量、初始氨氮浓度对MHP吸附高浓度氨氮的影响,得到最优工艺条件:初始NH_4~+浓度为3.6g/L的NH_4Cl模拟废水中,MHP吸附剂按照n(MHP):n(NH_4~+)=2:1、CaO按6g/L投加,反应后溶液中氨氮的去除率为82.8%;初始NH_4~+浓度为8g/L的(NH_4)_2SO_4模拟废水中,MHP吸附剂按照n(MHP):n(NH_4~+)=2.5:1、CaO按13.3g/L投加,反应后溶液中氨氮的去除率为50.5%;初始NH_4~+浓度为3.6g/L的(NH_4)_2CO_3模拟废水中,MHP吸附剂按照n(MHP):n(NH_4~+)=1:1、CaO按6g/L投加,反应后溶液中氨氮的去除率为25.0%。 NH_4Cl体系中MHP吸附剂的循环性能在900mg/L、3.6g/L NH_4~+废水中随着循环次数的增加不断减弱,在10g/LNH_4~+废水中则相对稳定。 研究了MHP吸附氨氮工艺的原理,对Mg~(2+)-PO_4~(3-)-NH_4~+-H~+-H_2O体系进行了热力学平衡研究,包括磷酸平衡、溶解——沉淀平衡关系的计算,绘制了磷酸化合态分布图、lg[Mg~(2+)]~lg[NH_4~+]关系图、两相共存图、lg[NH_4~+]~pH与lg[Mg~(2+)]~pH关系图,为各项工艺参数的控制提供了理论依据。 将天然丝光沸石改性为性能优良的钠型沸石,对废水进行了深度处理。钠型沸石吸附氨氮的适宜pH值为7.0~8.0,在不同浓度的氨氮废水中均表现出优良的吸附性能。当NH_4~+浓度为1000mg/L时,沸石吸附量9.67mg/g,氨氮去除率96.7%,残留浓度33.48mg/L。沸石吸附氨氮可用Langmuir等温线很好的描述,沸石具有快速吸附、缓慢平衡的特点,沸石吸附氨氮的离子交换过程符合孔道扩散模型。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X703

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【引证文献】
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【同被引文献】
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