模拟移动床脱除水中钙的工艺条件的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文模拟移动床脱除水中钙的工艺条件的研究论文作者：王维佳学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：海洋化学工程与技术指导教师：谢英惠职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMarineChemicalEngineeringandTechnologyTECHNICALSTUDYONTREATMENTOFHIGHCONCENTRATIONCALCIUM-CONTAININGWASTEWATERUSINGSIMULATE

2、DMOVINGBEDbyWangweijiaSupervisor:Prof.XieYinghuiMay2017摘要钙离子的大量存在，会造成设备结垢，严重影响设备的正常使用。并且高浓度的钙离子会造成水硬度的增加，影响生活用水质量。因此，选择合适的方法，高效的去除水中的钙具有重大意义。本实验采用模拟移动床技术，以天然斜发沸石为离子交换剂，工业级氯化钠为再生剂，对钙浓度为2000mg/L的含钙废水进行处理。首先，将天然斜发沸石经氯化钠改性为钠型沸石，提高对钙离子的吸附量，并测定得到钙离子的热力学以及动力学函数。实验结果证明沸石对钙离子的吸附符合Langmuir吸附等温模型，

3、吸附反应可以自发进行（△G<0），并且是熵增加（△S>0）的吸热（△H>0）反应，热力学符合准二级动力学模型，液膜扩散为主要控速步骤。其次，经单柱吸附实验测定不同温度、不同钙离子初始浓度、以及不同进液流速情况下，沸石柱的吸附贯穿曲线，同时也通过多柱串联考察了传质吸附高度和进液流速之间的关系。结果证明低流速、高温有利于吸附，进液流速为12m/h时，吸附传质高度为3.9m。考察了不同再生温度、再生剂浓度、以及再生剂进液流速的条件下，沸石柱的再生曲线，确定了Van-Deemter方程以及最佳再生剂进液流速。得到高温、高再生剂浓度以及低再生剂进液流速有利于沸石再生，通过Van

4、-Deemter方程确定再生剂进液流速为4.87m/h时，柱效最高。最后对模拟移动床的吸附区和再生区进行了考察，得到模拟移动床连续处理含钙废水实验的连续操作参数，吸附区和再生区操作温度均为90°C，切换时间为80min，吸附区两柱串联，再生区三柱串联。再生剂进液流速4m/h、再生剂浓度为15%氯化钠，连续运行时，脱钙率高达99.6%，吸附区流出液钙离子平均浓度在8mg/L以下，再生区钙离子平均浓度为6.3g/L左右。关键词：模拟移动床离子交换斜发沸石含钙废水沸石再生IABSTRACTThehighconcentrationofcalciuminthewaterwill

5、increasethewaterhardness,whichhasanegativeeffectondomesticwater,butalsodirectlyaffecttheequipmentsservelifeandthenormalutilizationoffacilities.Therefore,ahigh-efficiencymethodfortheremovingofcalciumismeaningfulandhasimportantguidingsignificance.Inthispaper,thesimulatedmovingbedtechnolog

6、y(SMB)wereusedtotreatthecalcium-containingwastewaterforthecalciummassconcentrationof2000mg/L,withthenaturalclinoptiloliteasionexchanger,thesodiumsulfatesolutionasregeneratingagent.Firstly,theclinoptiloliteweremodifiedtoNa-pretreatedzeolitethroughthesodiumchloridesolution,whichincreasedt

7、headsorptioncapacityofcalcium.Thermodynamicsexperimentandkineticswerecarriedout.TheresultsshowedthatthethermodynamicdataweremorefittedtoLangmuirisothermmodel,whichisaspontaneousandentropyincreaseendothermicreactionprocesswhileadsorptionkineticsdatapreferablyfollowedthepseudo-se