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1、分类号：T U 9 9 2 3 密级：公开 单位代码：1 0 4 2 7 学号：2 0 0 8 0 1 0 2 1 0 滂句幺学 硕士学位论文 基于水热改性的除磷晶种制备及其除磷特性研究 研究生姓名 导师姓名 学科、专业 申请学位级别 i 产伟 邱立平 市政工程 工学硕士 答辩时间2 0 11 年5 月2 5 日 P r e p a r a t i o na n dp e r f o r m a n c e o ft h ec r y s t a ls e e df o r p h o s p h a t er e m o v a lb yc r y s t a l l i z a t i o
2、 nb a s e d o n h y d r o t h e r m a l m o d i f i c a t i o n W A N G G u a n g - w e i U n d e rt h eS u p e r v i s i o no f P r o f Q I UL i - p i n g AT h e s i sS u b m i t t e dt ot h eU n i v e r s i t yo fJ i n a n I nP a r t i a lF u l f i l l m e n to f t h eR e q u i r e m e n t s F o r
3、t h eD e g r e eo fM a s t e ro fE n g i n e e r i n g U n i v e r s i t yo f J i n a n J i n a n ，S h a n d o n g ，P R C h i n a M a y , 2 0 1 1 一r 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者
4、签名：童立车 日期：堡! b 互 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解济南大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借鉴；本人授权济南大学可以将学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 口公开D 保密(年，解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 济南大学硕士学位论文 目录 摘要V A b s t r a c t V I I 第一章绪论1 1 1 污水除磷研究1 1 1 1 水中磷的来源及存在形式l 1 1 2 水体富营养化l 1 1 3 污水除磷的方法
5、2 1 2 磷回收研究5 1 2 1 磷资源的现状5 1 2 2 磷回收工艺一6 1 3 羟基磷酸钙结晶回收废水中磷的研究7 1 3 1 结晶过程的理论基础7 1 3 2 羟基磷酸钙( H A P ) 结晶的基本原理1 0 1 3 3 国内外地廿结晶除磷工艺研究动态1 4 1 3 4 目前结晶除磷领域存在的问题1 5 1 4 钢渣及矿渣在污水处理领域的应用l6 1 4 1 钢渣及矿渣的特性。1 6 1 4 2 钢渣及矿渣在水处理领域的应用现状1 6 1 5 课题的提出、研究目的及意义l8 第二章实验材料与方法1 9 2 1 实验设计1 9 2 1 1 研究目标19 2 1 2 研究内容19 2
6、 2 技术路线2 0 2 3 实验材料及仪器设备2 0 2 4 分析测试方法2 1 基于水热改性的除磷晶种制各及其除磷特性研究 2 4 1 磷的测定2 l 2 4 2 钙离子的测定2 2 2 4 3 结晶产物的表征2 3 第三章除磷晶种材料的筛选2 5 3 1 钢渣、矿渣、陶粒及石英砂的除磷能力对比2 5 3 2 反应条件对四种材料结晶除磷效能的影响2 6 3 2 1 初始C a P 比的影响2 7 3 2 2 初始p H 的影响2 8 3 2 3 初始磷浓度的影响2 9 3 2 4 反应时间的影响3 0 3 3 钢渣重复使用的持续除磷效能3 l 3 3 本章小结3 3 第四章除磷晶种制各方法
7、及其优化研究3 5 4 1 除磷晶种材料改性活化方法研究3 5 4 1 1 钢渣及矿渣的物化特性3 5 4 1 2 机械法( 物理法) 3 6 4 1 3 水热法( 化学热力复合法) 3 9 4 1 4 机械水热法( 物化热力复合法) 4 3 4 2 除磷晶种基质材料的制备4 5 4 3 除磷晶种基质材料的水热改性及其优化研究4 8 4 3 1 除磷晶种基质材料的水热改性方法4 8 4 3 2 除磷晶种基质材料改性条件的优化4 8 4 4 本章小结6 0 第五章除磷晶种的结晶除磷特性研究6 3 5 1 除磷晶种的除磷能力6 3 5 1 1 除磷晶种基质材料( 改性前) 的除磷效能6 3 5 1
8、 2 除磷晶种的结晶除磷效能6 4 5 2 除磷晶种处理低浓度含磷废水的效能6 7 济南大学硕士学位论文 5 3 结晶除磷产物表征及除磷机理分析7 l 5 3 1X R D 表征7 l 5 3 2S E M E D S 表征7 3 5 3 3 除磷晶种结晶除磷机理分析7 5 5 4 本章小结7 6 第六章结论及建议7 9 6 1 结论7 9 6 2 建议8 1 参考文献8 3 致谢8 9 附勇乏9 l 基于水热改性的除磷晶种制备及其除磷特性研究 I V 济南大学硕士学位论文 摘要 磷是造成水体富营养化的主要元素之一，又是不可再生且面临枯竭的重要自 然资源，因此，研究高效除磷技术，开发新的磷资源
9、迫在眉睫。利用结晶法去除 并回收废水中的磷是目前公认的既能有效防治水体富营养化，又能实现磷资源可 持续利用的有效途径，具有重要的研究价值。 本文以模拟低浓度含磷废水为处理对象，对比考察了投加石英砂、陶粒、钢 渣和矿渣材料对废水除磷的作用特性，筛选出了能够有效促进磷酸盐结晶反应的 材料；探讨了不同活化改性方法对已筛选材料诱导结晶除磷效能的影响规律，在 此基础上，利用机械活化后的粉末钢渣和矿渣分别制备了除磷晶种基质材料，进 而通过水热改性获得了具有高效吸附和碱度及离子缓释效能的除磷晶种，总结提 出了基于水热改性的新型除磷晶种制备方法；系统考察了除磷晶种处理低浓度含 磷废水的结晶除磷特性，利用X R
10、 D 和S E M E D S 等手段对除磷反应产物进行表 征、分析，初步探讨了除磷晶种的结晶除磷机理。 研究结果表明，在不调节原废水水质的条件下，投加石英砂、陶粒、钢渣和 矿渣对模拟废水中磷的去除具有不同的作用效果。其中，钢渣的除磷能力显著优 于矿渣，而陶粒和石英砂基本不具备除磷能力。 提高模拟含磷废水的初始C a P 、p n 值、磷浓度和延长反应时间，可有效提 高投加晶种材料的除磷效率。当C a P 2 0 时，除磷效率缓慢增加；当溶液p H 9 时，除磷效率显著提高；当初始磷浓度 1 0 m g L 时，除磷效率显著高于低浓度时 的除磷效率( 2 4 h 时，再延长反应时间对结晶除磷
11、效率无显著影响。 在本实验条件下，投加陶粒和石英砂对模拟废水除磷效能没有明显改善，而 投加钢渣可有效去除模拟废水中的磷，说明具有释放碱度和钙离子能力的材料能 够促进结晶除磷过程，是制备高效除磷晶种的良好基质材料。 通过对比考察机械法、水热法和机械水热联合法对钢渣和矿渣的除磷活化 效果，发现改性处理可有效提高钢渣和矿渣的除磷效能，其中机械一水热法活化 效果最佳。因此，首先利用机械活化法对钢渣和矿渣进行破碎、粗磨处理，经筛 分后获得粒径为3 - 5 m m 颗粒钢渣和颗粒矿渣；利用进一步研磨所得的钢渣和矿 V 基于水热改性的除磷晶种制各及其除磷特性研究 渣粉末，通过造粒、成型和养护环节，制备钢渣基复合滤料和矿渣基复合滤料， 并与颗粒钢渣和颗粒矿渣共同作为除磷晶种基质材料，进行进一步的水热改性活 化处理。 试验结果表明，水热改性活化处理可
