改性赤泥吸附除磷性能研究

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赤泥是氧化铝工业的副产物,不仅产量巨大,而且污染环境。为实现“以废治废”,本文首先对赤泥进行了两种方式(焙烧活化和酸化活化)的改性并研究其吸附除磷的性能,然后,以工业应用为目的,又以赤泥为主要原料制备了一种新型的赤泥颗粒吸附材料,并将其用于去除水体中的磷。研究结果表明:(1)两种改性赤泥与原态赤泥相比较,吸附除磷性能都有所提升,尤其是焙烧赤泥,吸附除磷性能大大提升,且对外界环境影响的适应性也有所增强。(2)碱性环境对原态及改性赤泥的吸附除磷都是不利的,原态赤泥和酸化赤泥的最佳溶液pH值为3,而焙烧赤泥对酸性环境适应性很强,在试验范围内(2~5)都得到很好的吸附效果。(3)原态赤泥及改性赤泥吸附除磷动力学及吸附等温线模型的研究结果表明,液膜扩散模型和伪二级动力学模型能更好地描述原态赤泥及改性赤泥吸附除磷的吸附特性;Generalized isotherm吸附等温线模型能更好地拟合原态赤泥及改性赤泥吸附除磷的吸附等温线。(4)通过扫面电镜(SEM)、比表面积分析对吸附前后的原态赤泥及改性赤泥形态进行表征;原态赤泥及焙烧改性赤泥表面粗糙,酸化赤泥与之相比,略显光滑;原态赤泥及改性赤泥均表现为相似的团粒结构,具有丰富的孔隙,且多为大孔,但并不均匀;焙烧赤泥比表面积、孔体积和平均孔径比原态赤泥均有所增大;酸化赤泥的孔体积与平均孔径与原态赤泥相比有所增大,但比表面积有所降低;吸附后的赤泥表现出更大的团粒结构,说明吸附后在赤泥表面生成了新物质。(5)通过能谱(EDS)分析、X-衍射(XRD)分析及红外光谱(FTIR)分析对吸附前后的原态赤泥及改性赤泥所含物质进行表征;赤泥含有丰富的金属元素,钙含量最高,主要成分为方解石(CaCO3)、赤铁矿(Fe2O3)、石英(SiO2)等;改性后赤泥的主要成分与原态赤泥相比并未发生很大改变;吸附后的赤泥及改性赤泥中出现了大量的磷,说明吸附过程中金属离子与磷酸根发生了化学作用,在赤泥表面生成了新的物质。(6)赤泥,粉煤灰,碳酸氢钠,膨润土以16:4:2:1的比例混合经一系列过程制成6mm的赤泥颗粒,得到的赤泥颗粒吸附材料在磷浓度为15mg/L,投加量为5g/L,温度25℃的条件下磷去除率达到55.3%;焙烧改性赤泥采用完全相同的方式过程制成颗粒吸附材料,吸附除磷试验参数均不变,磷的去除率达到95.5%。本试验主要的研究目的就是为实现赤泥广泛应用于污水除磷提供一些基础。
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