球型微电解填料的研制及其性能研究

论文摘要

为解决传统微电解在应用中带来的填料结块、流失,出水返色等问题,本论文中共研制两种球型微电解填料,一种为利用铁、活性炭粉以及水泥等制备得到的免烧型微电解填料（cement micro electrolytic filler,简称CMEF）;另外一种为将处理后的核桃壳,铁粉、硅酸钠、腐殖酸钠作为原料,经高温煅烧后制得焙烧型微电解填料（wanult shellµ electrolytic filler by the method of calcination,简称WMEF）,其中,核桃壳是被研磨为粉末后加入到原料中,在反应中替代活性炭作为电极材料与铁构成微电解。研究内容包括:第一,以对亚甲基蓝的去除率为考察目标,确定填料的最佳制备条件;第二,在最佳制备条件下制备微电解填料,将其应用于去除浓度为10 mg/L的亚甲基蓝,并优化微电解反应条件;第三,联合微电解填料和过氧化氢（H2O2）处理亚甲基蓝;第四,考察填料循环使用性能;第五,球型微电解填料对亚甲基蓝的降解研究,得到以下结论:（1）CMEF最佳制备条件:铁碳质量比1:1,蒙脱土含量20%,水泥含量20%,酵母与糖质量比1:2,酵母含量为5%。制备出粒径为8 mm的免烧型微电解填料（CMEF）,其抗压强度为1.192 Mpa,亚甲基蓝去除率为78.66%。（2）WMEF最佳制备条件:铁与15%的ZnCl2溶液处理好的核桃壳粉质量比为1:1,腐殖酸钠20%,硅酸钠15%,煅烧温度设定为800℃,烧制3 h。制备出5 mm的焙烧型微电解填料（WMEF）,其抗压强度为0.659 Mpa,亚甲基蓝去除率为85.12%,比表面积较大,为82.4508 m2/g。（3）利用X射线衍射（X-Ray Diffraction,即XRD）、扫描式电子显微镜及能谱仪（Scanning Electron Microscorp,即SEM;Energy Dispersive Spectrometer,即EDS）分析填料球的结构与成分,结果表明:CMEF、WMEF用于反应后铁元素含量减少。CMEF、WMEF表面粗糙,有孔隙结构存在,便于填料中的活性分子与污染物接触反应。（4）研究CMEF、WMEF用于处理亚甲基蓝的反应条件,结果发现,设置溶液pH为3,取最优条件下制备的填料CMEF、WMEF各25 g,分别以1、0.6 L/min的速率曝气充氧,反应120 min后,CMEF、WMEF对10 mg/L的亚甲基蓝去除率最佳,分别为89.55%、95.90%,出水颜色透明。（5）加入H2O2会明显增强CMEF、WMEF对亚甲基蓝的去除效果,且反应迅速,联合技术对10100 mg/L浓度范围的亚甲基蓝都能去除80%以上;CMEF、WMEF可在相同条件下连续重复利用三次,去除效果稳定。（6）传统微电解、CMEF、WMEF相同条件下处理亚甲基蓝,考察反应过程中Fe2+含量变化、TOC去除率,对水样进行紫外-可见光谱（UV-vis spectroscopy）扫描分析。结果表明,CMEF、WMEF在处理亚甲基蓝过程中降解效果呈先逐渐增长后稳定的趋势,出水易分离。与传统微电解相比,填料球的亚甲基蓝去除率最终可达到与之相同的程度,避免了填料板结、堵塞现象的出现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 文献综述
•   1.1 铁碳微电解法的原理及应用
•     1.1.1 铁碳微电解法原理及影响因素
•     1.1.2 铁碳微电解法在废水处理中的应用现状
•   1.2 铁碳微电解法的特点及研究现状
•     1.2.1 铁碳微电解法的优缺点
•     1.2.2 铁碳微电解法的改良
•     1.2.3 新型铁碳微电解填料的制备
•   1.3 研究目的及内容
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 创新点
•     1.3.3 技术路线
• 2 试验部分
•   2.1 试验仪器与材料
•     2.1.1 主要仪器
•     2.1.2 主要试剂
•   2.2 两种球型微电解填料的制备与优化试验
•     2.2.1 免烧型微电解填料（CMEF）的制备
•     2.2.2 免烧型微电解填料（CMEF）制备条件优化
•     2.2.3 焙烧型微电解填料（WMEF）的制备
•     2.2.4 焙烧型微电解填料（WMEF）制备条件优化
•     2.2.5 考察指标检测方法
•     2.2.6 微电解填料（CMEF、WMEF）的性能表征
•   2.3 两种球型微电解填料（CMEF、WMEF）处理亚甲基蓝的试验
•     2.3.1 两种球型微电解填料（CMEF、WMEF）对亚甲基蓝的处理
• 2O₂联合处理亚甲基蓝'>    2.3.2 CMEF、WMEF与H₂O₂联合处理亚甲基蓝
•     2.3.3 CMEF、WMEF的循环利用
•     2.3.4 CMEF、WMEF对亚甲基蓝的降解研究
• 3 结果与讨论
•   3.1 免烧型微电解填料（CMEF）制备条件优化
•     3.1.1 铁碳质量比对CMEF性能的影响
•     3.1.2 水泥含量对CMEF性能的影响
•     3.1.3 蒙脱土含量对CMEF性能的影响
•     3.1.4 酵母与葡萄糖质量比对CMEF性能的影响
•     3.1.5 酵母含量对CMEF性能的影响
•   3.2 焙烧型微电解填料（WMEF）制备条件优化
• 2处理的核桃壳对WMEF性能的影响'>    3.2.1 不同浓度ZnCl₂处理的核桃壳对WMEF性能的影响
•     3.2.2 铁和核桃壳质量比对WMEF性能的影响
•     3.2.3 硅酸钠含量对WMEF性能的影响
•     3.2.4 腐殖酸钠含量对WMEF性能的影响
•     3.2.5 焙烧温度对WMEF性能的影响
•     3.2.6 焙烧时间对WMEF性能的影响
•   3.3 两种球型微电解填料（CMEF、WMEF）的表征
•     3.3.1 物理性能表征
•     3.3.2 CMEF、WMEF的成分分析
•   3.4 两种球型微电解填料（CMEF、WMEF）对亚甲基蓝的处理
•     3.4.1 pH对 CMEF、WMEF处理MB的影响
•     3.4.2 投加量对CMEF、WMEF处理MB的影响
•     3.4.3 曝气量对CMEF、WMEF处理MB的影响
•     3.4.4 溶液浓度对CMEF、WMEF处理MB的影响
• 2O₂联合处理亚甲基蓝'>  3.5 CMEF、WMEF与H₂O₂联合处理亚甲基蓝
• 2O₂加入时间对CMEF、WMEF处理MB的影响'>    3.5.1 H₂O₂加入时间对CMEF、WMEF处理MB的影响
• 2O₂联合处理MB的影响'>    3.5.2 溶液浓度对CMEF、WMEF与H₂O₂联合处理MB的影响
•   3.6 CMEF、WMEF的循环利用
•   3.7 CMEF、WMEF对亚甲基蓝的降解研究
•     3.7.1 CMEF、WMEF与传统微电解处理MB效果的对比
•     3.7.2 CMEF、WMEF预吸附MB的处理效果
• 2+及TOC含量测定'>    3.7.3 Fe²⁺及TOC含量测定
•     3.7.4 水样的紫外扫描分析
•     3.7.5 不同填料处理MB效果对比
• 4 结论与展望
•   4.1 结论
•   4.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李楠楠

导师: 丁绍兰

关键词: 免烧型微电解填料,焙烧型微电解填料,核桃壳,亚甲基蓝

来源: 陕西科技大学

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 环境科学与资源利用

单位: 陕西科技大学

分类号: X703

总页数: 77

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