钙铝改性陶瓷材料的动态吸附除磷性能研究

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1、分类号密级中国地质大学（北京）硕士学位论文•钙/锡改性陶瓷材料的动态吸附除磷性能研究2105120049研究生于洋专业环境工程研究方向水处理技术指导教师胡伟武副教授陈男副教授企业导师:余保民教授级高工2015年05月本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宂成果，也不包含为获得中国地质大学（北京）或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说

2、明并表示了谢意。签名:c.曰期:•"!…乂•^关于论文使用授权的说明本人完全了解中国地质大学（北京）有关保留、使用学位论文的规定，即:学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。‘公开•保密（年）（保密的论文在解密后应遵守此规定)分类号密级中国地质大学（北京）硕士学位论文钙/铝改性陶瓷材料的动态吸附除磷性能研究学号：2105120049研究生：于洋专业：环境工程研究方向：水处理技术指导教师：胡伟武副教授陈男副教授企业导师：余保民教授

3、级高工2015年05月ADissertationSubmittedtoChinaUniversityofGeosciencesforMasterDegreeStudyonPhosphateRemovalinFixedBedUsingAl/Ca-ImpregnatedGranularClayMaterialMasterCandidate:YuYangMajor:EnvironmentalEngineeringStudyOrientation:WaterTreatmentTechnologyDissertationSu

4、pervisor:AssociateProf.HuWeiwuAssociateProf.ChenNanProf.YuBaominChinaUniversityofGeosciences（Beijing）摘要水体富营养化是目前河流和湖泊面临的主要环境问题，而水体中过量的磷是导致富营养化的主要原因之一。吸附法除磷因其除磷效率高、运行成本低、操作工艺简单等优点而被广泛应用。本研究探讨了柱实验条件下两种粘土类吸附材料的除磷性能。Al/Ca负载粒状粘土吸附剂（Al-GCM和Ca-GCM）分别采用蒙脱石、白云石为骨架材料，并分

5、别添加Al（2SO4）3和贝壳粉改性。通过田口设计方法评价Al-GCM和Ca-GCM在柱反应器中的吸附性能及运行参数（初始磷酸盐浓度和进水流速）对吸附效果的影响。田口设计采用一个三因素三水平的L9正交表。通过对信噪比的分析确定柱反应器的最优运行参数。根据实验结果，柱反应器的最优运行条件为采用Ca-GCM填充（柱高10cm），初始磷酸盐浓度为20mg/L，进水流速为600μL/min。在该条件下，柱反应器运行223h达到穿透点（1mg/L），材料吸附容量为9.12mg/g。通过方差分析确定各个参数对溶液中磷的吸附效果

6、的影响程度，填充材料对磷吸附效果的影响达到55.5%，初始磷酸盐浓度的影响为35.7%，进水流速的影响仅为8.8%。分别采用Adam’s-Bohart、BDST、Thomas以及YoonandNelson动力学模型对吸附柱穿透曲线进行线性拟合。Adam’s-Bohart模型适用于穿透曲线的初始阶段，吸附容量N0为24.4937g/L，动力学常数kAB为0.0007L/（min·mg）；BDST模型适用于穿透曲线的后半段，吸附容量N0为23.4660g/L，吸附速率常数k为30.3847m/(g·h)；Thomas模

7、型对穿透曲线整体的拟合较好,q0为10.3955g/L，动力学常数k为0.0006L/（h·mg）。YoonandNelson模型对磷酸盐穿透曲线拟合效果较好，kYN为0.0119/h，t0.5为470.2h。吸附过程形成的产物主要成分为羟基磷灰石，含有10%的磷。吸附后的材料可以作为微生物载体，为微生物提供磷源，是一种非常环保的从废水中回收磷的方法。关键词：田口设计；Al/Ca负载粘土材料；磷；吸附；动力学1AbstractPhosphoruscontributestotheeutrophicationofaqu

8、aticecosystems,whichiscurrentlyoneofthemostimportantproblemsinriversandlakes.Adsorptioniswidelyusedtoremovephosphorusfromwaterbecauseitoffersahighremovalefficiencyandbecauseitisrel