摻Al-TiO2改性膨潤(rùn)土制備及其去除微污染水中NH4+和CODMn的研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著社會(huì)的發(fā)展、城市進(jìn)程的加快以及農(nóng)用化學(xué)品種類和數(shù)量的增加，水源水的污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，更多的城鎮(zhèn)飲用水源水質(zhì)變成微污染水，這直接危害著飲用者的身體健康。微污染水的主要污染物是有機(jī)物和氨氮，而常規(guī)水處理工藝并不能有效的去除氨氮和有機(jī)物。因此，迫切需要研究開(kāi)發(fā)一種新型的除污染新工藝功能材料。
　　本課題選取鈉基膨潤(rùn)土為原材料，TiO2和AlCl3·6H2O作為改性劑，采用微波輻射加熱方法制備微波摻Al-TiO2改性膨潤(rùn)土（以

2、下簡(jiǎn)稱“改性膨潤(rùn)土”）。以對(duì)微污染水中CODMn和NH4-N的去除效果為評(píng)價(jià)指標(biāo)，制備用于去除微污染水體中氨氮和有機(jī)物(CODMn)的新型水處理劑。并對(duì)改性膨潤(rùn)土制備的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化分析;且對(duì)改性前后的膨潤(rùn)土表面形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，通過(guò)兩者間的表征結(jié)果對(duì)比分析，初步探討其改性機(jī)理;還考察各反應(yīng)條件對(duì)改性膨潤(rùn)土去除微污染水中氨氮和有機(jī)物(CODMn)去除效果的影響，探討其去除機(jī)理。
　　改性膨潤(rùn)土的制備實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，去除微污

3、染水中初始濃度為15mg/L的CODMn和初始濃度為5mg/L的NH4-N，改性膨潤(rùn)土的沉降性能良好，最佳的制備工藝條件為:T/S=13mmol/10g, Q=260W, Al=2mmol/10g, t=8min, L/S=9mL/g, K=40％。
　　利用X-射線能譜(EDS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紅外光譜(FT-IR)、X-射線衍射(XRD)、N2吸附-脫附、差熱熱重(DSC-TGA)等手段對(duì)改性前后膨潤(rùn)土進(jìn)行表征，結(jié)

4、果表明:膨潤(rùn)土經(jīng)改性后，表面特性發(fā)生明顯變化，改性膨潤(rùn)土中的改性劑已進(jìn)入到膨潤(rùn)土層間，與蒙脫石骨架發(fā)生成鍵反應(yīng)，形成Ti-O-Si鍵;改性膨潤(rùn)土的層間距由1.280nm增大至1.533nm，比表面積由39.66m2·g-1增大至72.05m2·g-1，孔隙體積由0.1034cm3·g-1增大至0.1405 cm3·g-1，而原土的基本孔結(jié)構(gòu)沒(méi)有改變，膨潤(rùn)土的BJH脫附孔徑分布呈最可幾分布，仍屬介孔范疇，且熱穩(wěn)定性較改性前明顯提高。

5、>　　考察各反應(yīng)條件對(duì)去除微污染水中NH4+和CODMn的影響，結(jié)果表明:改性膨潤(rùn)土可同步去除微污染水中有機(jī)物和氨氮，但對(duì)有機(jī)物具有良好的去除效果，而對(duì)氨氮的去除效果一般;去除率隨著PAC投加量和改性膨潤(rùn)土投加量的增大而增大，當(dāng)達(dá)到最大值后，再增加投加量，對(duì)NH4-N和CODMn去除率的影響效果不明顯;混合組分液中，低CODMn濃度有利于NH4-N的去除，而NH4-N初始濃度的高低，會(huì)影響到混合組分液的酸堿度，從而影響到微污染水中NH4

6、-N和CODMn的去除率;pH值在5.0～6.0范圍內(nèi)對(duì)CODMn的去除效果最佳，pH值在6.0～8.0范圍內(nèi)對(duì)NH4-N的去除效果最佳;沉淀30min前，濁度的去除率增長(zhǎng)比較顯著，隨著沉淀時(shí)間的增加，濁度的去除率趨于平衡，而CODMn和NH4-N的去除率反而有下降的趨勢(shì);隨著反應(yīng)時(shí)間和中速攪拌速度的增大，改性膨潤(rùn)土對(duì)NH4-N和CODMn的去除率逐漸增大，達(dá)到峰值后，再逐漸降低;而隨著反應(yīng)溫度的升高，改性膨潤(rùn)土對(duì)NH4-N和CODMn