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《中南大学》 2009年
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新型铜基离子交换树脂处理氨氮废水的研究

彭佳乐  
【摘要】: 氨氮是引起水质恶化和水体富营养化的主要原因之一,氨氮废水来源广泛,处理难度大,目前尚没有经济有效的处理方法。离子交换法是一种被广泛研究的氨氮废水处理方法,但以沸石为代表的无机离子交换剂因存在吸附容量小,吸附效果不稳定,解析液仍然为高浓度氨氮废水等问题,工业上没有得到推广应用。 本研究发现了一种对氨氮选择性高、再生容易的新型离子交换树脂——载铜亚胺基二乙酸基螯合离子交换树脂(简称铜基树脂),研究了其氨氮吸附性能,主要研究内容如下: 以亚胺基二乙酸基螯合阳离子交换树脂D751作为原始树脂,二价铜离子作为负载金属离子,制备了铜基树脂。研究了铜基树脂对稀氨水中氨氮的吸附性能,得到其对NH_3-N的饱和吸附容量为44mg/g(干铜基树脂),树脂上铜离子与氨的摩尔比为1:1.535。考察了铜基树脂在溶液中的稳定性,结果表明铜基树脂可稳定存在于pH为3.5~10.5的水溶液中。 通过静态平衡实验,重点考察了纯氨溶液中和竞争阳离子(Na~+、Ca~(2+))存在时,溶液pH对铜基树脂的氨氮吸附性能的影响,在纯氨溶液中,溶液中吸附平衡氨氮浓度随着pH的升高而下降;在竞争阳离子(Na~+、Ca~(2+))存在时,吸附氨氮平衡浓度随pH升高呈先下降再上升的趋势,pH为9.5~10.0时达到最低。通过25℃时氨氮吸附等温线的测定,考察了竞争阳离子对铜基树脂的氨氮吸附容量的影响,得到在Na~+浓度分别为1000、2000mg/L时,饱和吸附量分别为28.8、25.08mg/g(干铜基树脂);发现Na~+与Ca~(2+)的同时存在会导致铜基树脂的氨氮吸附性能下降,且平衡NH_3-N浓度高于160mg/L时会导致Cu~(2+)的脱落。 通过铜基树脂装载量为63.5mL离子交换柱的动态交换实验,考察了铜基树脂的预处理平衡pH,进水pH,竞争阳离子种类、浓度,进水流速等条件对模拟氨氮废水处理效果的影响。结果表明,反应体系pH是铜基树脂处理氨氮废水的最重要条件。铜基树脂预处理pH=9,废水中OH~-:NH_4~+=1:1时,可使Na~+浓度为1000mg/L,初始氨氮浓度为810mg/L模拟氨氮废水处理效果可达到最佳:氨氮穿透容量为19.6mg/g(干铜基树脂),出水氨氮浓度可低于1mg/L,远低于国家一级标准。铜基树脂预处理pH分别为9和9.5时可有效处理Ca~(2+)低于400mg/L和Na~+浓度低于3000mg/L,初始氨氮浓度为825mg/L的氨氮废水,出水氨氮浓度均可低于1mg/L。比较了Na~+浓度为1000mg/L,初始氨氮浓度为840mg/L的模拟氨氮废水三种进水流速:3.39mL/min,5.1 mL/min,8.33 mL/min,其氨氮穿透容量分别为20.7、19.6、16.52mg/g(干铜基树脂)。 对吸附氨氮的铜基树脂的盐酸解析实验,以稀盐酸作解析液,在pH=4时,可使氨氮完全解析;以浓氯化铵和盐酸作为解析液,在pH=4时,氨氮解析率仍高于80%。 利用铜离子负载亚胺基二乙酸基螯合离子交换树脂处理氨氮废水是一种非常有效的氨氮废水处理新方法。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:X703

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【引证文献】
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