活化赤泥制备及其磷酸盐吸附性能与机理研究

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1、学校代号10532学号B11030018分类号X705密级博士学位论文活化赤泥制备及其磷酸盐吸附性能与机理研究学位申请人姓名叶捷培养单位环境科学与工程学院导师姓名及职称张盼月教授曾光明教授学科专业环境科学与工程研究方向水污染控制工程论文提交日期2015年11月25日学校代号：10532学号：B11030018密级：湖南大学博士学位论文活化赤泥制备及其磷酸盐吸附性能与机理研究学位申请人姓名：叶捷导师姓名及职称：张盼月教授曾光明教授培养单位：环境科学与工程学院专业名称：环境科学与工程论文提交日期：2015年11月25日论文答辩日期：2015年12月10日答辩委

2、员会主席：牛承岗教授PreparationofActivatedRedMudandItsPerformanceandMechanismsforPhosphateAdsorptionbyYeJieB.E.(TaiyuanUniversityofTechnology)2008M.E.(HunanUniversity)2011AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringinEnvironmentalScienceandEn

3、gineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorZhangPanyueProfessorZengGuangmingDecember,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外取得的研究成果，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名；日期

4、；２护丰月八日０学位论文版权使巧授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密Ｖ。□＂＂（请在上相应方框内打Ｖ）／ｌ＂作者签名：日期；２パｒ年月日导师签名：日期：年Ｌ／月日０１／Ａ活化赤泥制备及其磷酸盐吸附性能与机理

5、研究摘要赤泥是制铝工业提取氧化铝时产生的污染性废渣，平均每生产1吨氧化铝，附带产生0.3-2.0吨赤泥。随着铝工业的发展和铝土矿石品位的降低，全球赤泥的产生量越来越大。因此赤泥的合理处理和利用极其重要。本研究主要将中和活化技术及酸活化技术联合应用于赤泥的改性，系统研究了酸活化的中和赤泥（acid-activatedneutralizedredmud，AaN-RM）对磷酸盐的吸附性能及吸附机理。考虑到粉末改性赤泥在实际应用中的局限性，将粉末活化赤泥进行颗粒化，考察了颗粒活化赤泥在静态吸附及动态吸附过程中的磷酸盐吸附性能和吸附机理。中和活化技术和酸活化技术联合

6、应用可以显著改善赤泥的磷酸盐吸附性能。利用响应面法成功优化了AaN-RM的制备。通过拟合系数及精密度分析可知，响应面法所建立的模型可信度高，数据合理，所拟合的二次回归方程能够合理反映赤泥活化过程中各个影响因素与响应值之间的关系。在活化盐酸浓度为10.20omol/L、活化时间为5.60h及活化温度为41.00C的条件下，AaN-RM的磷酸盐3-吸附量（以PO4计）达到170.75mg/g，分别是原始赤泥及中和活化赤泥的10.53倍和6.62倍。通过静态试验考察了不同操作条件，包括AaN-RM投加量、吸附温度、溶液pH、初始磷酸盐浓度以及共存竞争离子对AaN

7、-RM吸附磷性能的影响。结果表明，o适宜的AaN-RM投加量、吸附温度及初始pH分别为0.5g/L、50C、4.5。随着初始磷酸盐浓度的增加，AaN-RM的磷酸盐吸附量先增加然后趋于平衡。共存的碳酸根离子可与磷酸盐竞争AaN-RM表面的有效吸附位点，导致AaN-RM的磷酸盐吸附量降低。AaN-RM对磷酸盐的吸附过程可用伪二级动力学模型及Langmuir-Freundlich吸附等温式描述，说明AaN-RM对磷酸盐的吸附受多种吸附机理的影响。吸附机理分析表明，磷酸盐通过离子交换、沉淀及表面沉积机理在AaN-RM表面形成磷酸盐复合物Fe-P、Al-P、Fe-P

8、-H3PO4及Al-P-H3PO4。通过对吸附磷酸盐后AaN-RM