【正文】 最后向所有關(guān)心支持我的老師同學(xué)表示深深的感謝！ 。 感謝材料學(xué)院功能材料系實(shí)驗(yàn)室為我們提供了各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備，感謝河北工業(yè)大學(xué)給我提供了一個(gè)寬 闊的學(xué)習(xí)平臺(tái)，讓我不斷的吸取真知，充實(shí)自己。真心感謝 各位 的熱情幫助。 感謝湯慶國(guó)老師、孟軍平老師、 王麗娟老師和段昕輝老師在實(shí)驗(yàn)過程中的指導(dǎo)與幫助，讓我能夠順利設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)與分析，少走彎路，提高了效率。 感謝梁秀紅老師的大力支持以及實(shí)驗(yàn)過程中悉心指導(dǎo)。 感謝 梁金生老師 的大力支持與幫助。丁老師創(chuàng)造性的思維和平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)，并使我受益終生。zturan. Effects of fly ash properties on characteristics of coldbonded fly ash lightweight aggregates [J]. Construction and Building Materials, 2020 (9): 18691878. [22] 閆振甲 , 何艷君 . 陶粒生產(chǎn)實(shí)用技術(shù) [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 , 2020: 157203. [23] 王征 ,郭玉順 .粉煤灰高強(qiáng)陶粒燒脹規(guī)律的試驗(yàn)研究 [J].新型建筑材料 ,2020,(2):12. [24] Lo T Y, Cui H Z. Effect of porous lightweight aggregate on strength of concrete [J]. Materials Letters, 2020, 56(2): 916919. 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)論文 38 致 謝 本論文是在丁燕老師的悉心指導(dǎo)下完成的。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)論文 36 參 考 文 獻(xiàn) [1] 胡濤，朱斌 . 曝氣生物濾池中濾料的應(yīng)用研究 [J]. 化 工環(huán)保， 2020，28(6):509513. [2] 鞠銀燕 , 宋士華 , 陳曉峰 . 多孔陶瓷的制備、應(yīng)用及其研究進(jìn)展 [J]. 硅酸鹽通報(bào) , 2020, 26(5):969974. [3] . Yang, Y. Inamori, H. Ojima, H. Machii, Y. Shimizu, Development of an advanced biological treatment system applied to the removal of nitrogen and phosphorus using the sludge ceramics, Water Res. 2020, 39:4859– 4868. [4] . Yu, Y. Feng, . Qiu, . Han, . Guan, Effect of grainslag media for thetreatment of wastewater in a biological aerated filter, Bioresource Technol2020, 99:4120– 412 [5] 陳虎 , 沈衛(wèi)國(guó) , 單來等 . 國(guó)內(nèi)外鐵尾礦排放及綜合利用狀況探討 [J]. 混凝土 , 2020, (2):8892. [6] 劉宏 , 王化軍 , 劉恩松 . 鐵尾礦在廢水處理中的應(yīng)用 [J]. 礦業(yè)工程 , 2020, 5(1):4850. [7] . Zhang, . Xue, . situation and prehensive utilization of iron ore tailings resources in our country [J],.Mater. 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[17] 馮秀娟，余育新等。 （ 3） 利用所制備的輕質(zhì)礦物多孔材料進(jìn)行水處理實(shí)驗(yàn)， 18 天時(shí)微生物掛膜完成，COD 去除率為 87%，這表明該礦物多孔材料結(jié)構(gòu)適于微生物掛膜，且具有優(yōu)良的水處理效果。 （ 2）所得輕質(zhì)礦 物多孔材料表觀密度為 ，壓碎力 ，吸水率為 %，鹽酸溶解率為 %。C 預(yù)燒 15min， 1130176。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)論文 35 結(jié) 論 本論文以高硅鐵尾礦為主要原料，凹凸棒土為粘結(jié)劑，碳粉為造孔劑，碳酸鈣為助熔劑，制備輕質(zhì)礦物多孔材料。 隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間進(jìn)一步增加， COD 去除率逐漸穩(wěn)定。因此，實(shí)驗(yàn)中期 COD 去除率快速增長(zhǎng)。 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。 （ 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。另外，材料內(nèi)部的孔洞對(duì)已附著的細(xì)菌起屏蔽保護(hù)的作用，使其免受水力的沖刷作用，增加生物膜的穩(wěn)定性。 （ 2） 根據(jù)圖 （ a） ~（ c）的 SEM 形貌圖分析可知，首先該礦物 多孔材料內(nèi)部孔隙分布均勻，孔徑分布較廣，有利于多種微生物掛膜。濾料作為曝氣生物濾池的核心材料，其掛膜性能的好壞直接影響著曝氣濾池的水處理效果。由此可見，所制輕質(zhì)礦物多孔材料的結(jié)構(gòu)適宜生物掛膜，并且具有良好的水處理效果。二者在實(shí)驗(yàn)初期 COD 去除率差異并不明顯， 7 天之后，隨著各自 COD 去除率的迅速增加差異逐漸增大， 加入市售水處理用多孔材料的 反應(yīng)池 7 天時(shí) COD去除率為 %， 18 天時(shí)掛膜完成， COD 去除率為 71%并趨于穩(wěn)定。 10 天之后 COD 去除率增長(zhǎng)逐漸緩和，到 18 天時(shí)，COD 去除率達(dá)到 87%，之后維持穩(wěn)定，說明掛膜完成。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%。 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。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)論文 32 4 輕質(zhì)礦物多孔材料的水處理性能研究 多孔材料水處理效果評(píng)價(jià) 本實(shí)驗(yàn)將市售水處理用多孔材料與實(shí)驗(yàn)制備的輕質(zhì)礦物多孔材料在相同條件下進(jìn)行水處理實(shí)驗(yàn)，以此對(duì)比二者的水處理效果。 綜上所述，輕質(zhì)礦物多孔材料的最佳制備工藝為：各原料按鐵尾礦：凹土：碳粉：碳酸鈣 =5::: 的比例混合，成型干燥后，經(jīng)預(yù)熱，然后在 1130℃焙燒 30min，可制得表觀密度為 、壓碎力 、吸水率為 %、鹽酸溶解率為%的輕質(zhì)礦物多孔材料。造孔劑由 10%~40%范圍內(nèi)變化時(shí)，吸水率 在 %至 %范圍內(nèi)變化，鹽酸可溶率在 %~%范圍內(nèi)變化，具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性。表觀密度變化趨勢(shì)如圖 ~ 所示，在造孔劑由 10%增加至 40%過程中，表觀密度由。 造孔劑對(duì)輕質(zhì)礦物多孔材料性能的影響 7~10 號(hào)樣品在 1130℃ 焙燒，保溫 30min 后冷卻，對(duì)其性能測(cè)試，結(jié)果如圖~ 所示。保溫時(shí)間由 15min 延長(zhǎng)至 60min 過程中，樣品的吸水率由 %~%河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)論文 30 范圍內(nèi)變化，鹽酸可溶率在 %~%范圍內(nèi)變化，數(shù)值較小，說明材料在不同保溫時(shí)間均具有較好的化學(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。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。 圖 表觀密度與保溫時(shí)間的關(guān)系曲線 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)論文 29 圖 壓力與保溫時(shí)間的關(guān)系曲線 圖 吸水率、鹽酸可溶率與保溫時(shí)間的關(guān)系曲線 參見圖 可知， 當(dāng)保溫時(shí)間為 15min 時(shí)，由于保溫時(shí)間較短，樣品內(nèi)部與表面的焙燒并不完全。 由以上分析可知，在 111℃和 1130℃焙燒的樣品表觀密度較低，吸水率和鹽酸可溶率均達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但是 1130℃焙燒的樣品壓碎力數(shù)值大于 1115℃焙燒的樣品，因此選擇 1130℃為最佳焙燒溫度。 由圖 可看出，當(dāng)溫度小于 1115℃時(shí)，樣品的吸水率和鹽酸可溶率稍高，分別為 %和 %， 因?yàn)闊Y(jié)尚未完全完成，樣品內(nèi)部仍是疏松結(jié)構(gòu)，水分容易進(jìn)入，并且化學(xué)穩(wěn)定性較差。分析其變化原是因?yàn)楫?dāng)溫度高于 1100℃時(shí)樣品開始出現(xiàn)液相，并且液相量逐漸增加，表面粘度逐漸減小，因此有更多的氣體可以在材料內(nèi)部形成氣孔，材料氣孔率增加，表觀密度下降，強(qiáng)度也隨之下降。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高至 1145℃時(shí)，樣品的表觀密度又由 。 焙燒溫度對(duì)輕質(zhì)礦物多孔材料性能的影響 將 3 號(hào)樣品在 1100℃ 、 1115℃ 、 1130℃ 、 1145℃ 焙燒 30min，制得的輕質(zhì)礦物多孔材料的性能測(cè)試結(jié)果如圖 ~ 所示。 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。 輕質(zhì)礦物多孔材料的表觀密度越小，說明結(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。 粘結(jié)劑加入量對(duì)輕質(zhì)礦物多 孔材料性能的影響 對(duì) 3~6 號(hào)樣品的性能測(cè)試結(jié)果如圖 ~ 所示。由此可知，以兩種粘結(jié)劑均可制得鹽酸可溶率符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的輕質(zhì)礦物多孔材料。當(dāng)焙燒溫度高于 1050176。在相同被燒溫度下 2 號(hào)樣品比 1 號(hào)樣品吸水率高的原因是由于 2 號(hào)樣品內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，易于水分進(jìn)入導(dǎo)致的 。 在圖 中，焙燒溫度為 1000~1100℃時(shí)， 1 號(hào)樣品的壓碎力均高于 2 號(hào)樣品，但當(dāng)溫度升至 1150℃時(shí)，二樣品的壓碎力趨于相等，說明兩種粘結(jié)劑均能賦予材料較好的粘結(jié)性與可塑性，使材料具有一定的強(qiáng)度。 圖 不同粘結(jié)劑材料的表觀密度關(guān)系曲線 圖 不同粘結(jié)劑材料的壓碎力關(guān)系曲線 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢