【正文】 水處理性能研究 .......................................................................... 32 多孔材料水處理效果評(píng)價(jià) .................................................................................... 32 適于水處理的多孔材料特征 ................................................................................ 33 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)論文 5 多孔材料水處理作用機(jī)制分析 ............................................................................ 33 結(jié) 論 .................................................................................................................................. 35 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................................................................................ 36 致 謝 .................................................................................................................................. 38 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)論文 6 1 緒論 引言 輕質(zhì)礦物多孔材料因其特殊的孔道結(jié)構(gòu)和形態(tài)而具有孔道效應(yīng)和表面荷電效應(yīng)，因此它的過(guò)濾、吸附、離子交換、功能載體等物理化學(xué)性能可廣泛應(yīng)用于工業(yè)水處理、空氣凈化、抗菌除菌、建筑節(jié)能材料等諸多領(lǐng)域。大量鐵尾礦的堆積，這不僅造成資源的浪費(fèi)、占用了土地，同時(shí)還給人類生活環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重污染和危害，因此尾礦的再利用研究受到世界各國(guó)學(xué)者高度重視。實(shí)驗(yàn)表明，較廣的孔徑分布有利于各類微生物的附著。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)論文 9 在輕質(zhì)礦物多孔材料制備技術(shù)的研究中，馮秀娟，余育新 [17]等利用表面改性和添加造孔劑法相結(jié)合制備了輕質(zhì)礦物多孔材料。 （ 2）用作水處理濾料的輕質(zhì)礦物多孔材料結(jié)構(gòu)特征探討 通過(guò)以輕質(zhì)礦物多孔材料為濾料作用于配制廢水后，水質(zhì)指標(biāo) COD 去除率的變化，評(píng)價(jià)其生化水處理效果，探尋多孔材料最佳結(jié)構(gòu)特征。測(cè)試步驟如下： ① 將輕質(zhì)礦物多孔材料洗凈，在 干燥箱 100176。其中反應(yīng)池的容量 為 600ml，曝氣盤 位 于 其底部 ， 與氣泵相連。 （ 4） 碳粉。陶粒的粒徑一般為 5~20mm 范圍內(nèi) [24]。 圖 碳粉的熱重分析圖 本實(shí)驗(yàn)采用的焙燒制度如表 所示。鹽酸可溶率小于 1%，表明輕質(zhì)礦物多孔材料具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，在污水中不易被腐蝕。 由圖 表明，凹土含量變化對(duì)吸水率和鹽酸可溶率影響不大，在凹土含量由5%上升至 20%過(guò)程中，輕質(zhì)礦物多孔材料的吸水率在 1~7%范圍內(nèi)變化，鹽酸可溶率均小于 %，具有較好的化學(xué)穩(wěn)定 性。隨著材料內(nèi)部孔隙率增加，孔體積增大，材料的實(shí)體部分比例越小，強(qiáng)度越小，壓碎力會(huì)隨之減小。在反應(yīng)池運(yùn)行初期， COD 去除率較低，反應(yīng)池中 COD 去除率增長(zhǎng)緩慢， 7 天僅 增長(zhǎng)至 10%。 隨著材料與水作用時(shí)間的增加，微生物適應(yīng)了新環(huán)境，進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期， 在輕質(zhì)礦物多孔材料內(nèi)部孔洞中 大量繁殖 ， 此時(shí)輕質(zhì)礦物多孔材料孔壁處生物膜數(shù)量增加。zturan. 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[17] 馮秀娟，余育新等。 （ 4） 輕質(zhì)礦物多孔材料的壓碎力為 ，可經(jīng)受較長(zhǎng)時(shí)間的摩擦與碰撞仍保 持結(jié)構(gòu)的完整，可保證水處理效果的持續(xù)性與穩(wěn)定性。 將制備的輕質(zhì)礦物多孔材料 和市售水處理用多孔材料 放入 相同的 裝有配制污水的 模擬曝氣反應(yīng)器 中 20 天，其材料與水作用不同天數(shù) COD 去除率如圖 所 示。保溫時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，液相含量繼續(xù)增加，材料內(nèi)部產(chǎn)生更多氣孔，此時(shí)一些小氣孔會(huì)合并成大氣孔，使材料體積進(jìn)一步膨脹，引起表觀密度的繼續(xù)下降。 輕質(zhì)礦物多孔材料的表觀密度越小，說(shuō)明結(jié)構(gòu)越疏松，內(nèi)部孔道越發(fā)達(dá)，實(shí)體部分，即孔壁所占體積比例就越小，因此載荷承載能力就越低，強(qiáng)度就越低，相應(yīng)的壓碎力數(shù)值就會(huì)越小。其表觀密度與水的密度接近并且略重與水，粒徑大小適中，在曝氣過(guò)程中可在氣體沖擊作用下在水中運(yùn)動(dòng)，與水均勻充分接觸，吸水率適中，水分可進(jìn)入材料內(nèi)部，增大與材料的接觸面積，利于提高水處理效果。因此，本實(shí)驗(yàn)的工藝制度為用馬 弗爐在 550℃ 預(yù)燒15min，使碳粉充分燃燒，盡可能完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳?xì)怏w，充分造孔。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)論文 17 表 各組配方編號(hào)及原料成分質(zhì)量（ g） 輕質(zhì)礦物多孔材料的制備工藝 輕質(zhì)礦物多孔材料多為陶粒。 組分名稱 淀粉 葡萄糖 (NH4)2CO3 K2HPO4 自來(lái)水 質(zhì)量（ g） 36 22 5 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)論文 16 （ 3） 水玻璃。 輕質(zhì)礦物多孔材料水處理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)裝置 本實(shí)驗(yàn) 采用 的 模擬 曝氣反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖 。 ④ 將試樣倒入李氏比重瓶中，讀出水面刻度 V（單位： cm3）。本研究目的在于提高高硅鐵尾礦的加入量，并且使輕質(zhì)礦物多孔材料同時(shí)具有較輕的質(zhì)量以及較高的強(qiáng)度，使該材料具有良好的綜合性能，為其在工業(yè)有機(jī)廢水處理的廣泛應(yīng)用提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)，在資源再利用、修復(fù)環(huán)境、工 業(yè)廢水處理等領(lǐng)域中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)意義。 （ 5）發(fā)泡法 該工藝是向原料中添加有機(jī)或無(wú)機(jī)發(fā)泡劑，在加熱過(guò)程中產(chǎn)生可揮發(fā)的氣體，從而制備泡沫材料。通過(guò)與普通活性污泥法對(duì)照，發(fā)現(xiàn)加入鐵尾礦后 , 在相同的停留時(shí)間下， COD去除率顯著提高。我國(guó)目前發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)多達(dá) 150 多種，建立了 8 000 多座國(guó)營(yíng)礦山和 11萬(wàn)多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體礦山 , 累計(jì)產(chǎn)生尾礦 億 t，占地 8 萬(wàn)公頃以上，并且每年正在以 億 t 的速度增長(zhǎng)。 曝氣生物濾池 ( BAF )是 20 世紀(jì) 80 年代末至 90 年代初興起的一種以生活污水為主要處理對(duì)象的新興工藝 , 具有處理效率高、工藝簡(jiǎn)單、有機(jī)容積負(fù)荷大、占地面積小、停留時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，在歐美和日本等