【摘要】：磷是一種主要營養(yǎng)污染物,含磷廢水未達(dá)標(biāo)排入自然水體可能造成富營養(yǎng)化,導(dǎo)致水體急劇惡化。同時(shí)磷也是一種重要且不可再生的資源,它對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有極其重要的意義。因此迫切需要一種能高效去除和回收廢水中磷的技術(shù),保證磷資源的可持續(xù)供給同時(shí)降低環(huán)境污染。吸附法被認(rèn)為是一種能夠?qū)崿F(xiàn)污水中磷去除和回收的有效方法,然而其關(guān)鍵在于合適吸附劑的選擇。本研究以聚乙烯醇(PVA)為載體,引入對磷酸鹽親和力極強(qiáng)的氫氧化鋯,在堿性條件下,一步包封原位生成氫氧化鋯交聯(lián)聚乙烯醇的凝膠微球(PVA/ZR)。同時(shí)利用三乙烯四胺(TETA)對其進(jìn)行表面改性,成功制備出三乙烯四胺改性的氫氧化鋯交聯(lián)聚乙烯醇復(fù)合微球(TETAPVA/ZR)。為了進(jìn)一步提升微球的吸附性能,利用液滴微流控技術(shù),制備出直徑為250 um的磁性氫氧化鋯交聯(lián)聚乙烯醇微球(mPVA/ZR)。用不同表征方法研究了其組成和結(jié)構(gòu)特性,同時(shí)在靜態(tài)批次試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)吸附柱試驗(yàn)下對PVA/ZR、TETAPVA/ZR和mPVA/ZR進(jìn)行了除磷特性的分析。結(jié)果表明:(1)相比PVA/ZR,氨基功能改性的TETAPVA/ZR吸附量得到了較大的提升。利用SEM、XRD、TGA、FTIR和XPS表征PVA/ZR、TETAPVA/ZR,其形態(tài)呈良好的球形,性質(zhì)穩(wěn)定。靜態(tài)試驗(yàn)研究結(jié)果表明,PVA/ZR和TETAPVA/ZR在酸性條件下有利于磷酸鹽的吸附,受Cl~-、SO_4~(2-)和NO_3~-離子影響較小,受腐殖酸、富里酸和HCO_3~-負(fù)影響較大,陽離子的存在對PVA/ZR、TETAPVA/ZR的吸附性能會(huì)有所提升。PVA/ZR和TETAPVA/ZR都符合準(zhǔn)二級動(dòng)力學(xué)模型和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型。Freundlich模型較好地描述試驗(yàn)結(jié)果,說明吸附過程是以多分子層非均相吸附為主。脫附再生試驗(yàn)中均表明具有良好的重復(fù)利用性能。PVA/ZR和TETAPVA/ZR吸附磷酸鹽的機(jī)理主要是包括靜電作用、配體交換和內(nèi)層復(fù)合體作用。(2)利用PVA/ZR和TETAPVA/ZR模擬對實(shí)際污水中磷去除和回收,吸附劑投加量影響和動(dòng)態(tài)吸附柱吸附-解吸試驗(yàn)結(jié)果表明PVA/ZR和TETAPVA/ZR用于實(shí)際廢水的除磷和回收具有極大潛力,污水中的陽離子有可能參與磷酸鹽的去除,可以增大吸附量,在柱吸附后磷解吸率都在97%以上。(3)利用SEM、XRD、TGA、FTIR、VSM、DLS和XPS表征mPVA/ZR,其形態(tài)良好、性質(zhì)穩(wěn)定且具有磁響應(yīng)功能。mPVA/ZR在酸性條件下有利于磷酸鹽的吸附,且對磷酸鹽表現(xiàn)出一定的選擇性吸附能力。mPVA/ZR符合準(zhǔn)一級動(dòng)力學(xué)模型和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型。Freundlich模型較好地描述試驗(yàn)結(jié)果,說明吸附過程是以多分子層非均相吸附為主。脫附再生試驗(yàn)中均表明具有良好的重復(fù)利用性能。mPVA/ZR吸附磷酸鹽主要是靜電作用、配體交換和內(nèi)層復(fù)合體的聯(lián)合作用。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X703;O631
【圖文】：

去轉(zhuǎn)化為能量。在陰極附近，由于 pH 較高，磷能和水中的 Mg2+和 NH4+NH4PO4，從而實(shí)現(xiàn)磷的去除與回收。然而，磷酸銨鎂在陰極電極表面沉淀后，子和氧等的傳質(zhì)過程，從而減少產(chǎn)電量。因此，該技術(shù)還有待進(jìn)一步研究[29, 30在生物法眾多技術(shù)中，常用的工藝有 A2/O 工藝、氧化溝工藝、SBR 工藝、E、Phostrip 工藝、改良 Bardenpho 工藝、CAST 工藝和 UCT 工藝等[31]。在這些物除磷的基本過程主要還是分為三大部分，除磷菌的過量攝取磷、除磷菌的磷磷污泥的排放。在這些類工藝過程中也可以實(shí)現(xiàn)磷的回收，不同的工藝回收位但實(shí)質(zhì)是一樣的。比如在 A2/O 工藝中，如圖 1-1 所示，可以收集使用磷濃度較消化上清液（A）、污泥消化液（B）和污泥脫水濾出液（C）用于磷回收。但在中依然存在許多需要解決的問題，如何排除污水中其他離子的干擾，將磷從含和重金屬等有毒物質(zhì)的混合體系中分離出來是我們今后需要解決的問題[32]。

1.3.2 化學(xué)沉淀/結(jié)晶法化學(xué)除磷主要是通過向污水中投加金屬鹽類化學(xué)藥劑，主要為鋁鹽和鐵鹽等，從而生成難溶性的含磷金屬鹽與水相分離，對水體 pH 和金屬離子濃度的控制需十分嚴(yán)格，否則容易造成效果不佳和藥劑污染。在反應(yīng)過程中，不僅涉及到沉淀反應(yīng)，更是有著復(fù)雜的化學(xué)絮凝反應(yīng)等，大體可分為四個(gè)步驟：沉淀反應(yīng)、凝聚作用、絮凝作用和固液分離[23, 25]。在運(yùn)用化學(xué)除磷時(shí)，對投加藥劑的種類、用量和地點(diǎn)都至關(guān)重要。藥劑的投加點(diǎn)比較靈活，可以在初沉池前、曝氣池中或曝氣池與二沉池之間，也可對二沉池出水進(jìn)行投加，根據(jù)這些投加點(diǎn)一般把工藝流程可大致分為三部分：前置除磷、協(xié)同除磷和后置除磷[33, 34]。工藝相對簡單如下圖所示：

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2723971