【正文】 不同粘土礦對模擬水樣中氮的吸附容量計(jì)算公式見式23，不同粘土礦對模擬水樣中氮的去除率計(jì)算公式見式24。 不同非金屬粘土礦物的對模擬水樣中氮的吸附性能分析表26列出了不同粘土礦吸附水樣中氮后的紫外吸光度值。表25 移取不同體積的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋至25 mL時(shí)溶液的紫外吸光度值磷標(biāo)液體積(mL)磷相對含量(μg/25 mL)1020304050吸光度圖22 磷鉍鉬藍(lán)比色法磷標(biāo)準(zhǔn)曲線 (式22)從圖21可以看出，磷標(biāo)準(zhǔn)曲線線性相關(guān)性較好，線性相關(guān)系數(shù)R2=。 磷標(biāo)準(zhǔn)曲線表25是移取不同體積的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋至25 mL時(shí)溶液的紫外吸光度值，根據(jù)表25中的相關(guān)數(shù)據(jù)繪制磷鉍鉬藍(lán)比色法磷標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖22所示。表24 移取不同體積的氮標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋至25 mL時(shí)溶液的紫外吸光度值氮標(biāo)液體積(mL)氮相對含量(μg/25 mL)1020304050吸光度圖21 納氏試劑分光光度法氮標(biāo)準(zhǔn)曲線 （式21）從圖21可以看出，氮標(biāo)準(zhǔn)曲線線性相關(guān)性較好，線性相關(guān)系數(shù)R2=。 結(jié)果與討論 氮標(biāo)準(zhǔn)曲線表24是移取不同體積的氮標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋至25mL時(shí)溶液的紫外吸光度值，根據(jù)表24中的相關(guān)數(shù)據(jù)繪制納氏試劑分光光度法氮標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖21所示。重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。于波長680nm處，用1cm 比色皿，以試劑空白作參比，測量吸光度。取1mL上層清液，置于25mL比色管中，(20g/L)，搖勻。通過標(biāo)準(zhǔn)曲線線性擬合方程計(jì)算出試液中氮濃度，從而進(jìn)一步計(jì)算出不同非金屬粘土礦物對水樣中氮的吸附容量和去除率。取50mL氮磷平均濃度均為30mg/L的模擬水樣于錐形瓶中，分別加入一定粒度的非金屬礦物(沸石(820目)、沸石(2~4mm)、斜發(fā)沸石、累托石、硅藻土、伊利石、海泡石、高嶺土、膨潤土) g，震蕩2 h，離心后取上層清液備用。溶解后轉(zhuǎn)至100mL的容量瓶中，加蒸餾水稀釋至刻度，搖勻備用。通過磷標(biāo)準(zhǔn)曲線線性擬合方程計(jì)算出水樣中磷含量。在搖動下加入5mL(8+92)硫酸溶液、5 mL鉬酸銨溶液(5g/L)，并以少許蒸餾水沖洗瓶壁，加入1滴硝酸鉍溶液(100g/L)，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，放置20min。于波長680nm處，用1cm比色皿，以試劑空白作參比，測量吸光度，以空白校正后的吸光度為縱坐標(biāo)，以其相對應(yīng)的氮含量(μg)為橫坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線。在6個(gè)25mL 比色管中，、 mL上述磷工作溶液，搖勻。磷標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液()： ℃干燥過的磷酸二氫鉀(KH2PO4)，用蒸餾水溶解，移入250mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻?？箟难崛芤旱呐渲?20g/L)：稱取2g抗壞血酸溶解于50mL、50%乙醇溶液中，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，再用50%的乙醇溶液稀釋至刻度。 水樣中磷含量的測定采用磷鉍鉬藍(lán)比色法[45]測定水樣中磷含量，具體操作如下：(1)磷標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制8%的濃H2SO4的配制：用量筒量取92mL的蒸餾水，再將98％的濃硫酸緩慢的倒入量筒中至100mL。(2)水樣中氮含量的測定取一定體積的樣品，置于25mL比色管中， 酒石酸鉀鈉溶液后搖勻，加水至標(biāo)線，搖勻，放置10min，在波長420nm 下，用1cm 比色皿，以試劑空白作參比，測量吸光度。移取10mL的氮標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液于1000mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度。此時(shí)。另稱取10g碘化汞(HgI2)和7g碘化鉀(KI)溶于水，然后將該溶液在充分?jǐn)嚢璧臈l件下緩慢注入氫氧化鈉溶液中，并用蒸餾水稀釋至100mL，貯于聚乙烯塑料瓶中，常溫避光保存。表23 所用儀器名稱、型號及生產(chǎn)廠家儀器名稱型號生產(chǎn)廠家分光光度計(jì)722型上海精密科學(xué)儀器有限公司循環(huán)水式真空泵SHZD河南省鞏義市英峪儀器廠離心沉淀器800型上海手術(shù)器械十廠調(diào)速多用振蕩器HY2江蘇金壇市大中儀器廠烘箱CS1012A型重慶試驗(yàn)設(shè)備廠電子天平BL220H日本島津掃描電鏡Quanta200荷蘭FEI公司X射線衍射儀D8FOCUS德國Bruker AXS D8Focus傅立葉變換紅外光譜儀Avatar370上海熱電科技儀器有限公司透射電鏡G2 F20荷蘭FEI TECNAI公司167。 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑 試劑與原料實(shí)驗(yàn)中所用的主要試劑、純度規(guī)格及生產(chǎn)廠家等信息等信息見表21。本課題在對天然非金屬礦物對水體氮磷吸附對比試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了累托石及改性累托石對水體氮磷吸附情況，并討論了混合改性累托石對水體氮磷吸附機(jī)理。 本文研究的目的、意義及內(nèi)容伴隨著國內(nèi)工業(yè)化程度持續(xù)加深的同時(shí)環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，因此水污染問題越來越受到人們的重視，凈化處理受污染的水質(zhì)成為當(dāng)前熱門的課題。鋁交聯(lián)改性研究很少，距離現(xiàn)實(shí)使用仍有差距。跟的改性手段相比，只用羥基金屬離子為交聯(lián)劑而制備出的羥基金屬交聯(lián)累托石，可以將層間擴(kuò)大幾個(gè)分子的距離[45]，提高其比表面積從而增加它的吸附能力。(2)交聯(lián)改性累托石由于累托石層間陽離子的交換性能，因些使用特定的交聯(lián)劑，能夠使累托石的層間距變大，以提高天然累托石的吸附性能。累托石在不同溫度下煅燒，先后失去表面水、水化水和結(jié)構(gòu)骨架中的結(jié)合水，使累托石的吸附性能發(fā)生改變，降低了水膜對污染物質(zhì)的吸附阻力。 其他累托石改性方法除了無機(jī)改性、有機(jī)改性之外，累托石常見的改性方法還有高溫焙燒改性、交聯(lián)改性等其他多種改性方法。另外，有機(jī)改性的累托石熱穩(wěn)定不好，溫度超過250℃時(shí)容易使層狀結(jié)構(gòu)被破壞。 有機(jī)改性累托石累托石的有機(jī)改性一般用季銨鹽陽離子表面活性劑[41]，由于無機(jī)陽離子的水合作用明顯大于有機(jī)陽離子，所以通常有機(jī)粘土礦物表面沒有水膜存在，所以累托石有機(jī)改性后去除有機(jī)污染物的能力得到大大提高，減少了環(huán)境中的有機(jī)污染物。另外酸中的氫離子會取代累托石中的鎂鈣等離子，然后能被溶液中的鋁離子代替，導(dǎo)致產(chǎn)生吸附能力更加強(qiáng)的堿基鋁離子、鋁離子。當(dāng)其被酸活化時(shí)，酸能夠與鋁硅酸鹽發(fā)生作用。本課題所研制的改性累托石就是首先在鈉化的基礎(chǔ)上再進(jìn)行交聯(lián)改性的。(1) 鈉化改性累托石礦大多屬于鈣基累托石，鈣離子與顆粒表面的吸附力強(qiáng)，在水中形成的雙電子層與Na+相比較薄、膨脹倍數(shù)低、分散性差、反應(yīng)活性小，所以鈉化后，離子交換性能和親水性顯著提高，有效的提高了它在水中的分散、吸附、親水等性能。一般累托石的改性手段有:無機(jī)改性、有機(jī)改性和其他改性方法[3638]。為了提高其處理廢水的性能，通常應(yīng)首先對其進(jìn)行改性。圖1 累托石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖167。在蒙托石的層間則含有鈣離子、鈉離子、鋁離子、鎂離子等[3335]。在云母層中的陽離子是鉀離子 、鈉離子、鈣離子，由于云母層的層間帶負(fù)電荷，所以陽離子不能交換。在這種單元晶層中，四八面體片的結(jié)合可以是l:1型，也可以是2:l型。硅氧四面體片層由很多個(gè)[Si4O10]4組成。硅氧四面體中其底部的三個(gè)氧，與相鄰的三個(gè)四面體以共角頂氧的方式相連[30]，向兩度空間延伸，形成六角形網(wǎng)孔的硅氧四面體片。如果是二價(jià)陽離子如Fe2+、Mg2+，則能把孔隙全占滿，即三八面體片。鋁氧八面體片由n個(gè)[A14(OH)12]單元組成。(1) 鋁氧八面體片鎂與氧、[29]，八面體中鋁在等距離上配有6個(gè)氧離子(氫)、三上、三下，交錯(cuò)的密堆積。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)累托石是一種規(guī)則的層狀粘土礦物，1981年國際礦物學(xué)會新礦物和礦物命名委員會最終將其定義為“累托石是二八面體云母和二八面體蒙皂石組成的1:1規(guī)則間層礦物”。② 塑性和分散性: 累托石塑性指數(shù)達(dá)50，成形簡單，烘干或燒結(jié)不產(chǎn)生裂紋，累托石遇水易分散，成膜平滑，加入堿處理后，效果更佳，能長期保持懸浮。 累托石的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 物理及化學(xué)性質(zhì)累托石是含水鋁硅酸鹽，主要元素是氧、鋁、硅[2628]，其中SiO2含量約為43%~54%、H2O為8%~15%、Al2O3為24%~40%，以上三項(xiàng)總和約90%，其他成分MgO、Fe2OCaO 、FeO、Na2O、K2O約為10%，但其中的堿質(zhì)成分(Na2O、CaO、K2O)對累托石礦物具有重要的意義，可交換水化陽離子Na+、Ca2+、K+對累托石的工業(yè)利用具有特殊的意義。依研究數(shù)據(jù)分析[25]，聚合氯化鋁與高嶺土或漂白土聯(lián)用較理想。研究結(jié)果顯示，PAC對小球藻的吸附效果最佳；粘土種類、使用量、加入次序等條件，對試驗(yàn)結(jié)果的有非常大的影響。趙春祿[2124]等人探討了聚合氯化鋁與粘土復(fù)合除藻，此外鋁離子濃度有所下降。當(dāng)聚合氯化鋁濃度為14mg/L，粘土濃度為24mg/L時(shí)，聚合氯化鋁與粘土礦物復(fù)合除藻效果最佳，葉綠素a和濁度去除率分別為96. 6%和97. 8%。國內(nèi)，安娣、劉振儒探討了聚合氯化鋁改性天然粘土礦物對藻類的去除效果[1820]，此外測定了殘余鋁的形態(tài)分布。在實(shí)際使用過程中，要投撒大量的粘土，導(dǎo)致產(chǎn)生很大的淤泥量。1996年，韓國為了去除赤潮，向260km2的水域播撒了，400g/m2的投加量60000t的高嶺土類粘土，結(jié)果迅速去除了水下2m內(nèi)的90%的有害藻，而且當(dāng)年該水域內(nèi)也沒有藻華再爆發(fā)[17]。他把粘土作為增重劑，并與硫酸鋁土混合，使其除藻率從82%，提高到了97%。為了增強(qiáng)粘土礦物吸附水華生物的能力，許多科學(xué)家進(jìn)行了大量的研究。非金屬礦物先是被作為增重劑來使用，目的是為了提高藻細(xì)胞的沉降效率。粘土礦物儲量相當(dāng)豐富，且天然無毒害，使用很方便。為此，研究人員將目光放在豐富的天然礦物資源上，應(yīng)用天然微孔非金屬礦物具有的獨(dú)特理化吸附性能制備污水吸附處理劑來處理污水。 非金屬礦物處理水體富營養(yǎng)化方面的研究進(jìn)展一直以來傳統(tǒng)工藝耗資大，而且污染物去除率低，所以人們在尋求一種有效的廢水治理方法，即建設(shè)和運(yùn)營費(fèi)用低，簡單可靠。生化法以采用氧化法A2/O、AB、CIEAS、SBR為主，特點(diǎn)是工藝成熟，缺點(diǎn)是脫色效果差，而且投資大，占地多，能耗高，并且大量污泥難以處理，易產(chǎn)生二次污染[12]。 生物處理法通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶解、膠體以及微細(xì)懸浮狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)的方法。景觀水體凈化的物理方法有定期補(bǔ)水、底泥疏浚、機(jī)械過濾、掩蔽法、高壓放電、光調(diào)節(jié)、超聲波、水位調(diào)節(jié)等方法，這些方法各有特點(diǎn)，但成本都比較高，很難在大范圍內(nèi)實(shí)施。篩濾截流法有柵篩截流和過濾兩種處理方式，前者使用的設(shè)備是隔柵、篩網(wǎng)，而后者使用的是砂濾池和微孔濾機(jī)。屬于重力分離法的有沉淀法、上浮等，相應(yīng)使用的處理設(shè)備是沉淀池、沉沙池、氣浮池以及其附屬裝置等。二是化學(xué)沉淀產(chǎn)生的污泥含水量非常大，脫水困難，難以處理，非常容易產(chǎn)生二次污染[10]。當(dāng)進(jìn)水濃度較大或有一定波動時(shí)，仍然能有較好的除磷效果。他依據(jù)化學(xué)凝聚能增加可沉淀物質(zhì)的沉降速度，投入了新型凈水劑堿式氯化鋁，去除率達(dá)到80～85%，非常有效地解決了水質(zhì)的污染問題。為了降低污水的處理成本，同時(shí)提高處理效果，人們在研發(fā)新型高效廉價(jià)化學(xué)沉淀劑方面做出了大量工作。用于傳質(zhì)作用的處理方法既具有化學(xué)作用，又具有與其相關(guān)的物理作用，所以也可以從化學(xué)分離法中分出來，成為另一類物理處理方法，稱為化學(xué)物理處理法。 化學(xué)處理法應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)作用來分離、去除廢水中呈現(xiàn)溶解、膠體狀態(tài)的污染物或者將其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的方法。167。 我國水環(huán)境特點(diǎn)1012 m3，平均每人的占有量僅僅為世界人均水量的1/4，在全世界排到了第100名以后，同時(shí)我國是世界上12個(gè)貧水的國家之一。因此，氨氮是排入水體的氮的主要形式。工業(yè)廢水中的氮大部分存在形式是氨氮。比如石油化工、無機(jī)化工、鋼鐵、制藥廢水、化肥、玻璃制造和食品工業(yè)等排放的不同濃度的含氮廢水；日常生活中的污水、垃圾填埋場滲濾液、動物排泄物、肉類加工及飼養(yǎng)業(yè)等產(chǎn)生的廢水也含有大量的氮。與生活污水相比，含磷工業(yè)廢水總量較小，但濃度卻較大，水量也較集中，因此處理好高濃度含磷廢水對湖泊水體改善富營養(yǎng)化效果有比較明顯的效果，同時(shí)也要做好對微污染水質(zhì)中磷的處理，從兩方面確保水體環(huán)境的安全。此外，漱洗水與炊事以及在糞尿中磷也有不同程度的含量。以生活污水為例，～。因此，為了預(yù)防水體富營養(yǎng)化，必須減少氨氮的污染，同時(shí)加大對高濃度、較集中的氨氮廢水處理和微污染水體中氨氮的處理。L1時(shí)即可認(rèn)為水體富營養(yǎng)化。(1) 水體富營養(yǎng)化氮磷是水體富營養(yǎng)化的重要因素。我國水資源主要污染物為氮磷元素和由氮磷引起的富營養(yǎng)化而產(chǎn)生的藻類。據(jù)資料分析，70年代初時(shí)，全國日均排放廢水量已經(jīng)超過了l108 m3，其中有80%以上沒有經(jīng)過處理直接排入到水域中，使水庫、湖泊、河流遭受到了非常嚴(yán)重的污染[5]，十二五以來，隨著我國工業(yè)化程度的加深，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活污水排放量逐年增加。因此，研究無機(jī)非金屬礦物凈化污水對于我國實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重要意義。同時(shí)水污染還加速了水資源短缺、生態(tài)環(huán)境破壞，導(dǎo)致洪澇災(zāi)害頻發(fā)。 尚未解決的問題及建議 51致 謝 53參考文獻(xiàn) 54 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）碩士學(xué)位論文 7第一章 文獻(xiàn)綜述167。 本章小結(jié) 50第五章 結(jié)論與建議 51167。 實(shí)驗(yàn)部分 37 37 38 38 38167。 本章小結(jié) 36第四章 混合改性累托石吸附氮磷的影響因素 37167。 實(shí)驗(yàn)部分 22 累托石改性 22 改性累托石對模擬水樣中氮磷的吸附性能測試 23167。 本章小結(jié) 21第三章 累托石的改性及改性累托石對氮磷的吸附研究 22167。 實(shí)驗(yàn)部分 11 水樣中氮含量的測定 11 水樣中磷含量的測定 12 不同非金屬礦物對水樣中氮磷吸附率的測定 13167。 本文研究的目的、意義及內(nèi)容 9第二章 天