改性火山岩滤料对水中氨氮的吸附性能及机理实验研究.docx

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1、本科毕业设计（论文）题目：改性火山岩滤料对水中氨氮的吸附性能及机理实验学生姓名:学号：班级:专业:院（系）:指导教师：毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所呈交毕业论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计（论文）作者签名:导师签名:日期：年月日日期：年月日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解成都工业学院有关保留、使用论文的规定，即：学校有权保留论文并向国家主管部门或其指

2、定机构送交论文的电子版和纸质版，有权将论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆、院（系）资料室被查阅，有权将论文的内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其他方法保存论文。毕业设计（论文）作者签名:导师签名:日期:日期:火山岩滤料是一种常见的滤料，特点是来源广泛，价格便宜，易于加工和管理。它通常用于水处理过程中，对各种悬浮颗粒、杂质、重金属、化学物质等进行过滤和吸附。氨氮是水中重要的污染物之一，主要来源于农业、畜牧业、废水排放等，它对水生生物和人类健康都具有不良影响。所以需要加强废水处理和农业资源化利用等方面的措施，避免过度排放和浪费。同时，需要采取适当的措施，有效降低水中

3、氨氮含量，以保护水生态和人类健康。如果能利用合理加工火山岩滤料来高效吸附氨氮，提供一种有效途径的同时也具有一定的现实意义。本研究以火山岩滤料为原料，选取HCl溶液进行酸改性用以吸附水中氨氮。考察了溶液初始浓度、溶液初始PH值、火山岩投加量、吸附时间以及进水氨氮质量浓度对改性火山岩吸附氨氮的影响。同时对改性前后火山岩滤料进行BET、SEM-EDS、FnR等分析方法研究了改性前后火山岩的结构特征，并结合动力学、吸附等温线、BET、FnR解析吸附机理。研究结果表明：(1)最佳条件为：溶液初始浓度为1.omoI/1.、初始PH值为5、火山岩投加量为1.8g、吸附时间为8h、初始氨氮浓度为IOmg/1.

4、,此条件下条件下未改性火山岩滤料氨氮去除率和吸附量分别为36.8%和0.204mgg,改性后火山岩滤料氨氮去除率和吸附量分别为92.1%和0.512mgg,相比未改性火山岩滤料，改性后火山岩滤料氨氮去除率和吸附量增力口55.3%和0.308mg/g；(2)改性前后的火山岩比表面积由1.936m2g增加至4.395m2g,相比增加了127.01%；总孔容由0.0115cm3g增加至0.0274cm3g,相比增加了138.26%；平均孔径由12.17Inm增加至20.922nm,相比增加了71.90%：(3)改性前后火山岩滤料吸附吸附水中氨氮数据说明，改性前后火山岩滤料吸附水中氨氮过程过程与准二级

5、动力学模型及Freundlich吸附等温式更加拟合，说明吸附过程主要由化学反应主导且火山岩滤料对氨氮的吸附为多层非均匀吸附。综上所述，改性后的火山岩滤料拥有更良好的吸附水中氨氮的性能和结构，可用作去除水体中氨氮污染物的的良好吸附材料，以此来达到更为高效经济的水体氨氮去除效益。关键词：火山岩；氨氮；吸附；机理AbstractVolcanicrockfiltermaterialisacommonfiltermaterial,characterizedbyawiderangeofsources,lowprice,andeasyprocessingandmanagement.Itisusuallyus

6、edinwatertreatmentprocessestofilterandadsorbvarioussuspendedparticles,impurities,heavymetals,chemicals,etc.Ammonianitrogenisoneoftheimportantpollutantsinwater,mainlysourcedfromagriculture,animalhusbandry,wastewaterdischarge,etc.Ithasadverseeffectsonaquaticorganismsandhumanhealth.Soitisnecessarytostr

7、engthenmeasuresinwastewatertreatmentandagriculturalresourceutilizationtoavoidexcessivedischargeandwaste.Althesametime,appropriatemeasuresneedtobetakentoeffectivelyreducetheammonianitrogencontentinwater,inordertoprotectwaterecologyandhumanhealth.Ifreasonableprocessingofvolcanicrockfiltermaterialscanb

8、eutilizedtoefficientlyadsorbammonianitrogen,itprovidesaneffectivewayandalsohascertainpracticalsignificance.ThisstudyusesvolcanicrockfiltermaterialsasrawmaterialsandselectsHClsolutionforacidmodificationtoadsorbammonianitrogeninwater.TheeffectsOfinitialsolutionconcentration,initialpHvalue,volcanicrock

9、dosage,adsorptiontime,andinfluentammonianitrogenmassconcentrationontheadsorptionofammonianitrogenbymodifiedvolcanicrockswereinvestigated.Atthesametime,BET,SEM-EDS,FTIRandotheranalysismethodswereusedtostudythestructuralcharacteristicsofvolcanicrocksbeforeandaftermodification,andtheadsorptionmechanism

10、wasanalyzedbycombiningkinetics,adsorptionisotherm,BET,FTIR.Theresearchresultsindicatethat:(1)Theoptimalconditionsare:theinitialconcentrationofthesolutionis1.0mol1.,theinitialpHvalueis5,theamountofvolcanicrockaddedis1.8g,theadsorptiontimeis8hours,andtheinitialammonianitrogenconcentrationis10mg1.Under

11、theseconditions,theammonianitrogenremovalrateandadsorptionamountofunmodifiedvolcanicrockfiltermaterialare36.8%and0.204mgg,respectively.Theammonianitrogenremovalrateandadsorptionamountofmodifiedvolcanicrockfiltermaterialare92.1%and0.512mgg,respectively,comparedtounmodifiedvolcanicrockfiltermaterial,T

12、heammonianitrogenremovalrateandadsorptioncapacityofthemodifiedvolcanicrockfiltermaterialincreasedby55.3%and0.308mg/grespectively;(2)Thespecificsurfaceareaofvolcanicrocksbeforeandaftermodificationincreasedfrom1.936m2gto4.395m2g,anincreaseof127.01%;Thetotalporevolumeincreasedfrom0.0115cm3gto0.0274cm3g

13、,anincreaseof138.26%comparedtothepreviousone;Theaverageporesizeincreasedfrom12.171nmto20.922nm,anincreaseof71.90%comparedtobeforeandaftermodification.(3)Thedataontheadsorptionofammonianitrogeninwaterbyvolcanicrockfiltermaterialsbeforeandaftermodificationindicatethattheadsorptionprocessofammonianitro

14、geninwaterbyvolcanicrockfiltermaterialsbeforeandaftermodificationismorecloselymatchedwiththequasisecond-orderkineticmodelandFreundlichadsorptionisothermequation,indicatingthattheadsorptionprocessismainlydominatedbychemicalreactionsandtheadsorptionofammonianitrogenbyvolcanicrockfiltermaterialsismulti

15、-layernon-uniformadsorption.Insummary,themodifiedvolcanicrockfiltermaterialhasbetterperformanceandstructureinadsorbingammonianitrogeninwater,andcanbeusedasagoodadsorptionmaterialforremovingammonianitrogenpollutantsinwater,inordertoachievemoreefficientandeconomicalammonianitrogenremovalefficiencyinwa

16、terbodies.keyword:volcanics；ammonianitrogen；adsorb；mechanization摘要1Abstract1第1章绪论21.1 研究背景21.2 氨氮的来源、危害及处理21.2 .1氨氮的来源及危害21.3 火山岩的来源、特征及应用81.3.1 火山岩的来源及特征81.3.2 火山岩在环境治理中的应用101.3吸附材料的改性方法121.4.1物理改性131.4. 2化学改性131.4.3 生物改性1415研究目的、意义和内容151.4.4 研究的目的和意义151.4.5 研究内容161.4.6 研究思路及技术路线16第2章实验材料与方法172.1 仪器与试剂182.1.1 实验仪器182.1.