femg改性生物炭去除水中氮磷的研究

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1、Fe/Mg改性生物炭去除水中氮磷的研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：陈靖指导教师：王涛副教授李伟民副教授专业：环境科学与工程学科门类：工学重庆大学城市建设与环境工程学院二O一五年五月TheStudyonremovingammonianitrogenandphosphorusinwaterbyFe/Mg-modifiedbamboocharcoalAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngi

2、neeringByChenJingSupervisedbyAssociateProf.WangTaoAssociateProf.LiWeiminSpecialty:EnvironmentalEngineering&ScienceCollegeofUrbanConstructionandEnvironmentalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要脱氮除磷对于防治水体富营养化意义重大，传统脱氮除磷方法主要采用物理、化学法和生物法。生物法工艺虽然成本相对较低，但运行稳定

3、性差，受外界环境影响大。吸附法具有高效快速、操作简单、无二次污染等优点，同时可以回收氮磷资源，正受到世界各国的普遍重视。本文采用廉价易得竹炭，分别用氯化镁、三氯化铁溶液以及二者混合液浸泡改性进行氨氮和磷吸附实验，研究最佳改性条件、改性竹炭吸附性能、动力学和等温吸附模型。同时对改性竹炭进行表征分析，探究了改性竹炭吸附氨氮和磷机理。得出以下主要结论：①用MgCl2和FeCl3改性原竹炭（BC）显著提高其吸附氨氮能力，联合改性（FMBC）比单独改性（MBC和FBC）对吸附氨氮的能力影响更大。最佳改性竹炭对氨氮的吸附量大小依次为：BC＜MBC＜FBC＜FMBC

4、。②竹炭比表面积大小依次为BC﹥MBC﹥FBC﹥FMBC，改性后BET表面积、微孔表面积、总孔容减小，平均孔径增大，内部空隙结构排列变得不均匀、不规则。FTIR分析发现改性前后竹炭具有相似的化学官能团，如–OH、C=C、C-C、C=O、C-H、O-H、C-O、RC≡CR或HC≡CH等化学键。③MBC、FBC和FMBC对氨氮的吸附量随时间变化的曲线较为类似，均在24h时基本达到吸附平衡。三者吸附动力学符合准二级动力学方程，表明对氨氮的吸附主要为化学吸附。MBC和FBC等温吸附线更好地符合Langmuir等温吸附方程，FMBC等温吸附数据线与Freundl

5、ich等温吸附方程拟合较好。显示MBC和FBC对氨氮的吸附为单分子层吸附，而FMBC对氨氮的吸附为非均一的多分子层吸附，吸附容易进行。④当氨氮和磷共存时，MBC和FMBC对氨氮的吸附量均比单独吸附时大，FBC对氨氮的吸附有所减少，MBC、FBC、FMBC对磷的吸附效果均较好。MBC3-和FMBC的氨氮吸附量在初始溶液NH4-N与PO4-P摩尔浓度比为1:1时最大。改性竹炭吸附氨氮和磷后XRD图谱分析发现有MgNH4PO4·H2O、Mg3(PO4)2、Fe(PO3)3、Fe3(PO4)2等沉淀化合物质附着在改性竹炭表面和孔隙内部。⑤MBC、FBC、FMB

6、C对氨氮和磷的吸附均有较好的脱附解吸效果。附着的金属铁、镁较为牢固，不易脱落，表明改性炭可以进行再生。关键词：竹炭，改性，吸附，氨氮，磷I英文摘要ABSTRACTNitrogenandphosphorusremovalisimportanttopreventeutrophication,thetraditionalmethodsarephysicalmethods,chemicalmethodsandbiologicalmethods.Althoughbiologicalmethodsislow-cost,theoperationalstability

7、ispoorandaffectedbyexternalenvironmentgreatly.Theadsorptionmethodhastheadvantagesofhighefficiency,fast,simpleoperation,nosecond-pollution.whilebecausenitrogenandphosphorusresourcescanberecycled,itisbeingwidelyattentionaroundtheworld.Inthethesisresearch,low-costandeasy-getbambooc

8、harcoalweresoakedwithMgCl2,FeCl3aswellasthetwom