活化赤泥制備及其磷酸鹽吸附性能與機(jī)理研究

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1、學(xué)校代號10532學(xué)號B11030018分類號X705密級博士學(xué)位論文活化赤泥制備及其磷酸鹽吸附性能與機(jī)理研究學(xué)位申請人姓名葉捷培養(yǎng)單位環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院導(dǎo)師姓名及職稱張盼月教授曾光明教授學(xué)科專業(yè)環(huán)境科學(xué)與工程研究方向水污染控制工程論文提交日期2015年11月25日學(xué)校代號：10532學(xué)號：B11030018密級：湖南大學(xué)博士學(xué)位論文活化赤泥制備及其磷酸鹽吸附性能與機(jī)理研究學(xué)位申請人姓名：葉捷導(dǎo)師姓名及職稱：張盼月教授曾光明教授培養(yǎng)單位：環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)名稱：環(huán)境科學(xué)與工程論文提交日期：2015年11月25日論文答辯日期：2015年12月10日答辯委

2、員會主席：牛承崗教授PreparationofActivatedRedMudandItsPerformanceandMechanismsforPhosphateAdsorptionbyYeJieB.E.(TaiyuanUniversityofTechnology)2008M.E.(HunanUniversity)2011AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringinEnvironmentalScienceandEn

3、gineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorZhangPanyueProfessorZengGuangmingDecember,2015湖南大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所。除了文中特別加Ｗ標(biāo)注引用的內(nèi)容外取得的研究成果，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中Ｗ明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名；日期

4、；２護(hù)豐月八日０學(xué)位論文版權(quán)使巧授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于１、保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。２、不保密Ｖ。□＂＂（請?jiān)谏舷鄳?yīng)方框內(nèi)打Ｖ）／ｌ＂作者簽名：日期；２パｒ年月日導(dǎo)師簽名：日期：年Ｌ／月日０１／Ａ活化赤泥制備及其磷酸鹽吸附性能與機(jī)理

5、研究摘要赤泥是制鋁工業(yè)提取氧化鋁時(shí)產(chǎn)生的污染性廢渣，平均每生產(chǎn)1噸氧化鋁，附帶產(chǎn)生0.3-2.0噸赤泥。隨著鋁工業(yè)的發(fā)展和鋁土礦石品位的降低，全球赤泥的產(chǎn)生量越來越大。因此赤泥的合理處理和利用極其重要。本研究主要將中和活化技術(shù)及酸活化技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用于赤泥的改性，系統(tǒng)研究了酸活化的中和赤泥（acid-activatedneutralizedredmud，AaN-RM）對磷酸鹽的吸附性能及吸附機(jī)理?？紤]到粉末改性赤泥在實(shí)際應(yīng)用中的局限性，將粉末活化赤泥進(jìn)行顆?；?，考察了顆?；罨嗄嘣陟o態(tài)吸附及動(dòng)態(tài)吸附過程中的磷酸鹽吸附性能和吸附機(jī)理。中和活化技術(shù)和酸活化技術(shù)聯(lián)合

6、應(yīng)用可以顯著改善赤泥的磷酸鹽吸附性能。利用響應(yīng)面法成功優(yōu)化了AaN-RM的制備。通過擬合系數(shù)及精密度分析可知，響應(yīng)面法所建立的模型可信度高，數(shù)據(jù)合理，所擬合的二次回歸方程能夠合理反映赤泥活化過程中各個(gè)影響因素與響應(yīng)值之間的關(guān)系。在活化鹽酸濃度為10.20omol/L、活化時(shí)間為5.60h及活化溫度為41.00C的條件下，AaN-RM的磷酸鹽3-吸附量（以PO4計(jì)）達(dá)到170.75mg/g，分別是原始赤泥及中和活化赤泥的10.53倍和6.62倍。通過靜態(tài)試驗(yàn)考察了不同操作條件，包括AaN-RM投加量、吸附溫度、溶液pH、初始磷酸鹽濃度以及共存競爭離子對AaN

7、-RM吸附磷性能的影響。結(jié)果表明，o適宜的AaN-RM投加量、吸附溫度及初始pH分別為0.5g/L、50C、4.5。隨著初始磷酸鹽濃度的增加，AaN-RM的磷酸鹽吸附量先增加然后趨于平衡。共存的碳酸根離子可與磷酸鹽競爭AaN-RM表面的有效吸附位點(diǎn)，導(dǎo)致AaN-RM的磷酸鹽吸附量降低。AaN-RM對磷酸鹽的吸附過程可用偽二級動(dòng)力學(xué)模型及Langmuir-Freundlich吸附等溫式描述，說明AaN-RM對磷酸鹽的吸附受多種吸附機(jī)理的影響。吸附機(jī)理分析表明，磷酸鹽通過離子交換、沉淀及表面沉積機(jī)理在AaN-RM表面形成磷酸鹽復(fù)合物Fe-P、Al-P、Fe-P

8、-H3PO4及Al-P-H3PO4。通過對吸附磷酸鹽后AaN-RM