铝酸钙粉对水中硫酸根、氟离子的去除效果研究

论文摘要

地下水开采是目前我国广大农村地区和许多城镇生产、生活供水的主要形式,受地球岩石化学和水文地质等因素的影响,在我国部分易沉积地区,地下水中硫酸根离子及氟离子浓度过高。同时,随着采矿、煤炭行业的迅猛发展,生产废水的排放引起地表水中硫酸盐、氟化物含量超标的污染事件屡有发生。鉴于不同用水对象对各项水质参数限值的不同要求,以及实现水的良性社会循环,去除水中过量的硫酸根离子和氟离子显得尤为必要。本试验采用常用混凝剂聚合氯化铝的制备原料——铝酸钙,通过动态试验,研究不同投加剂量、pH值、温度、反应时间等因素对铝酸钙粉去除水中硫酸根、氟离子效果的影响,并分析相应的反应机理。研究结果表明:（1）水中[SO42-]=3001000mg/L浓度水平下,铝酸钙粉投加量7.5g/L、pH值9.0、温度25℃,搅拌时间为30min时,水中残余[SO42-]可以稳定在250mg/L以下;（2）水中[F-]=120mg/L浓度水平下,铝酸钙粉投加量5g/L、pH值11.0、温度30℃,吸附时间>2h时,水中氟离子的去除率可以达到50%以上;（3）铝酸钙与硫酸根、氟离子反应生成的沉淀物粒径及过水比阻特征表明,可以采用泥饼过滤技术完成处理工艺中最终的固液分离;（4）铝酸钙粉是一种廉价高效的净水剂,可以在生活、生产领域中,用于去除水中过量的硫酸根、氟离子。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 地下水中硫酸根、氟离子的来源
• 1.2.1 地下水中硫酸根的来源
• 1.2.2 地下水中氟的来源
• 1.3 硫酸根、氟离子超标的负面效应
• 1.3.1 硫酸根浓度超标的负面效应
• 1.3.2 氟离子浓度超标的负面效应
• 1.4 饮用水关于硫酸根、氟离子限值的规定
• 2 去除水中硫酸根、氟离子的技术发展与应用分析
• 2.1 去除水中硫酸根的技术发展与应用分析
• 2.1.1 氯化钡法
• 2.1.2 氯化钙法
• 2.1.3 树脂法
• 2.1.4 冷冻法
• 2.1.5 膜法
• 2.1.6 电渗析膜法
• 2.2 去除水中氟离子的技术发展与应用分析
• 2.2.1 吸附法
• 2.2.2 电凝聚法
• 2.2.3 反渗透法
• 2.2.4 离子交换法
• 2.2.5 化学沉淀法
• 2.2.6 混凝沉降法
• 2.2.7 电渗析法
• 2.3 铝酸钙粉在水处理领域的应用与特性
• 2.3.1 铝酸钙粉的成分
• 2.3.2 铝酸钙粉的物化性质
• 2.3.3 铝酸钙粉的产生途径
• 2.3.4 铝酸钙粉的应用范围
• 2.3.5 铝酸钙粉的使用方法
• 2.3.6 氧化铝的溶出
• 2.4 试验研究的目的与意义
• 2.5 试验的主要研究内容
• 3 试验设计与分析方法
• 3.1 试验的研究方法
• 3.1.1 铝酸钙粉对水中硫酸根离子的去除效果研究
• 3.1.2 铝酸钙粉对水中氟离子的去除效果研究
• 3.2 试验的操作条件
• 3.2.1 试剂的配制
• 3.2.2 试验主要仪器和化学药品
• 3.3 试验的分析检测方法的确定
• 3.3.1 离子色谱法的测定原理
• 3.3.2 离子色谱法的干扰及消除
• 3.3.3 离子色谱法的仪器和设备
• 3.3.4 样品的采集与保存
• 3.3.5 试验检测条件与步骤
• 4 铝酸钙粉的物化性能表征
• 5 试验数据处理与结果分析
• 5.1 铝酸钙粉去除硫酸根的试验
• 5.1.1 激光粒度分布仪粒径分析
• 5.1.2 X 射线衍射（XRD）分析
• 5.1.3 电镜扫描（SEM）分析
• 5.1.4 铝酸钙粉与硫酸根反应机理
• 5.1.5 反应条件的影响
• 5.2 铝酸钙粉去除氟离子的试验
• 5.2.1 激光粒度分布仪粒径分析
• 5.2.2 X 射线衍射（XRD）分析
• 5.2.3 电镜扫描（SEM）分析
• 5.2.4 光电能谱（XPS）分析
• 5.2.5 铝酸钙粉与氟离子反应机理
• 5.2.6 反应条件对氟离子去除效果的影响
• 5.2.7 吸附动力学分析
• 5.2.8 吸附等温式模型
• 6 工程实现
• 6.1 铝酸钙粉去除硫酸根、氟离子反应生成物的过水比阻测定
• 6.1.1 铝酸钙去除硫酸根生成物的过水比阻测定
• 6.1.2 铝酸钙粉去除氟离子沉积物的过水比阻测定
• 6.2 铝酸钙粉与硫酸根、氟离子反应生成物的粒径分析
• 6.3 预涂动态膜的技术发展与应用分析
• 6.3.1 动态膜的概念和分类
• 6.3.2 动态膜的成膜原理
• 6.3.3 动态膜形成的影响因素
• 6.3.4 动态膜的清洗
• 6.3.5 动态膜在水处理中的应用展望
• 7 试验研究结论与建议
• 7.1 试验结论
• 7.2 建议
• 致谢
• 参考文献