朝阳沸石和膨润土改性及其除氟性能试验研究

论文摘要

水资源严重短缺已成为当今世界人类生存所面临着的一个重要问题。而在我国水资源短缺问题中,又有一部分无法很好利用,如高氟水。饮用水是人体摄入氟的主要来源,但是饮用高氟水则严重影响人们的身体健康。因此,研究技术有效、经济可行的解决高氟水的除氟工艺技术及方法,对于解决我国水资源短缺问题具有重大意义。本文重点对朝阳斜发沸石和膨润土的结构、组成、物理性质与除氟机理进行了研究分析。选择了硫酸镁、FeCl3、明矾三种方案对沸石进行改性处理并用其进行除氟试验研究,通过试验研究,确定了三种改性方案中沸石的粒径、焙烧温度及时间、改性剂浓度与改性时间、处理含氟水时间等最佳工艺条件。实验结果表明:用硫酸镁、FeCl3及明矾对沸石改性后对氟离子吸附量分别为:0.55mg/g、0. 47mg/g和0.61mg/g。其结果均比原矿除氟能力（0.03mg/g）提高。并通过验证试验得到:处理1L高氟水（含氟15mg/L）,达到国家饮用水标准,需硫酸镁改性沸石25.5g（折合纯沸石7.14g）,需FeCl3改性沸石30.0g（折合纯沸石8.4g）,需明矾改性沸石23.0 g（折合纯沸石6.44g）。在用膨润土除氟试验研究中,利用膨润土梯级加工的系列产品,即人工钠化膨润土、活性白土和白炭黑,进行除氟试验比较研究,结果为:原土吸附量为0.19mg/g,钠基土吸附量为0.1mg/g,活性白土吸附量为0.28mg/g,白炭黑吸附量为0.35mg/g,单独处理高氟水效果不理想。然后,将三种改性沸石与膨润土进行混合除氟试验研究,得出将改性沸石与白炭黑按质量比为7∶3时,进行混合除氟效果较好。且三者中明矾改性沸石与白炭黑混合除氟效果最好。吸附量达到0.7 mg/g。通过验证试验得到此种混合除氟剂20g可使1L15mg/L高氟水的F-平衡浓度降为0.85mg/L,到达饮用水标准。对除氟机理进行了研究,用originlab图形软件进行等温线的数学拟合,得出各静态吸附等温线所属的吸附类型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 课题来源、意义及主要研究内容
• 1.2.1 课题来源及意义
• 1.2.2 研究内容
• 1.2.3 应用前景
• 1.2.4 需要解决的关键技术问题
• 1.3 高氟水及国内外除氟研究动态
• 1.3.1 高氟水成因及分布
• 1.3.2 氟化物性质及对人体的作用与影响
• 1.3.3 地方性氟病及分布
• 1.3.4 国内外饮用水除氟研究动态
• 2 试验研究技术路线及通用仪器和设备
• 2.1 技术路线
• 2.2 试验研究仪器和设备
• 3 沸石在饮用水除氟中的试验研究
• 3.1 沸石结构性质及其在水处理领域中的应用
• 3.1.1 沸石的结构
• 3.1.2 沸石性质
• 3.1.3 沸石除氟机理
• 3.1.4 沸石在水处理中的应用
• 3.2 辽西沸石原矿的特征分析
• 3.2.1 沸石原矿扫描电镜试验
• 3.2.2 沸石原矿 X 射线衍射分析
• 3.2.3 沸石真密度的测定
• 3.2.4 沸石阳离子交换量的测定
• 3.3 天然沸石除氟的试验内容与方法
• 3.3.1 试验材料
• 3.3.2 氟离子检测方法
• 3.3.3 试验试剂
• 3.3.4 硫酸镁改性沸石试验
• 3 改性沸石试验'>3.3.5 FeCl₃改性沸石试验
• 3.3.6 明矾改性沸石试验
• 3.4 沸石处理高氟水机理研究
• 3.4.1 吸附等温线的测定
• 3.4.2 沸石处理高氟水机理研究
• 4 膨润土在饮用水除氟中的试验研究
• 4.1 膨润土概述及其在水处理领域中应用
• 4.1.1 膨润土概述
• 4.1.2 膨润土的改性
• 4.1.3 改性膨润土的吸附机理
• 4.1.4 膨润土水处理剂研究动态
• 4.2 朝阳膨润土原矿的特征分析
• 4.2.1 膨润土吸蓝量的测定
• 4.2.2 膨润土胶质价的测定
• 4.2.3 膨润土膨胀容的测定
• 4.2.4 膨润土测试结果
• 4.3 膨润土及其梯级加工产品除氟试验内容与方法
• 4.3.1 膨润土原矿除氟试验研究
• 4.3.2 钠化膨润土的制备及除氟试验研究
• 4.3.3 活性白土的制备及除氟试验研究
• 4.3.4 白炭黑制备及除氟试验研究
• 4.4 小结
• 4.5 膨润土处理高氟水机理研究
• 4.5.1 吸附等温线
• 4.5.2 膨润土处理高氟水机理研究
• 5 改性沸石与膨润土混合除氟试验研究
• 6 结论与展望
• 6.1 试验研究主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 读研期间参与导师的科研工作