改性膨胀蛭石去除废水中的氮磷

摘要:膨胀蛭石吸附氮磷都具有前期吸附快，快速达到平衡的特点.温度会影响膨胀蛭石对氮磷的吸附，吸附反应是放热反应，所以低温有利于膨胀蛭石对氮磷的吸附.pH值也会影响膨胀蛭石吸附氮磷，膨胀蛭石吸附氨氮的最佳pH=7左右,磷的最佳pH=3左右.前期随氨氮浓度增大过程中，膨胀蛭石的吸附容量也在升高，但是，达到70mg/L后，因为氨氮浓度过大，膨胀蛭石也达到饱和吸附.磷也有同样的规律混合吸附氮磷与单独吸附氮磷的数据变化不是很大，总体上，单单独吸附氨氮要优于混合吸附氨氮.膨胀蛭石对于氨氮吸附的吸附等温式为：q=0.863C6443，膨胀蛭石可以在低条件下吸附氨氮.膨胀蛭石对废液中氨氮的理想最大的氨氮吸附量为q=6.849mg/g,常数a=0.216.膨胀蛭石吸附磷Freundlichm等温式为：lg(q)=0.9729lg(c)+l.7133，吸附不是完全满足满足Freundlich等温式.磷不是简单的被膨胀蛭石吸附，膨胀蛭石吸附磷也不是简单的单层吸附.关键词：氮、磷、膨胀蛭石、吸附Abstract：Expandedvermiculiteadsorptionofnitrogenandphosphoruswerefastintheearlystageoftheadsorption,quicklyreachingbalance.Thecharacteristicsoftemperaturewillaffecttheexpandedvermiculiteadsorptionofnitrogenandphosphorusadsorptionreactionisexothermicreaction,solowtemperatureisadvantageoustotheexpandedvermiculiteadsorptionofnitrogenandphosphorus. PHmayalsoaffectexpandedvermiculiteadsorptionnitrogenandphosphorus,expandedvermiculiteadsorptionofammonianitrogeninthebestpH=7orso,thebestpH=3p.Expandedvermiculitetoammonianitrogeninthesolutionoftheoreticalmaximumadsorptionquantityqm=6.849mg/g,constanta=0.216,expandedvermiculiteadsorptionofphosphorusFreundlichisothermfor:lg(q)(c)+Keywords：7133=0.9729lg,notcompletelymeetthemeettheFreundlichadsorptionisotherm.Theexpandedvermiculiteadsorptionsolutionofphosphorusisnotveryeasy.WhentheexpandedvermiculiteadsorptionsolutionofphosphorusisnotapuremonolayeradsorptionKeywords：nitrogenphosphorus,expandedvermiculite,adsorption目录1、弓I言 TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1.1膨胀蛭石吸附氮磷的意义 1\o"CurrentDocument"1.2膨胀蛭石吸附氨氮 1\o"CurrentDocument"1.3膨胀蛭石吸附磷 2\o"CurrentDocument"1.4同步吸附及相关研究 3\o"CurrentDocument"2、实验部分 5\o"CurrentDocument"1实验材料与方法 5\o"CurrentDocument"1. 1实验材料 5\o"CurrentDocument"1. 2实验方法 5\o"CurrentDocument"1. 2.1吸附实验 5\o"CurrentDocument"1. 2.2结果检测 61. 2.2.1纳氏试剂 61. 2.2.2磷酸盐显色剂 9\o"CurrentDocument"2实验结果与讨论 11\o"CurrentDocument"2.1标准曲线的测定 11\o"CurrentDocument"2.1.1氨氮标准曲线 11\o"CurrentDocument"2.1.2磷标准曲线 11\o"CurrentDocument"2.2吸附试验 122.2.1单独吸附氮 12\o"CurrentDocument"2.2.1.1时间因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响 12\o"CurrentDocument"2.1.1.2温度因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响 13\o"CurrentDocument"pH因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响 13\o"CurrentDocument"2.1.1.4浓度因素对膨胀蛭石吸附氨氮影响 142.2.2单独吸附磷 15\o"CurrentDocument"2.2.2.1时间因素对膨胀蛭石吸附磷的影响 15\o"CurrentDocument"2.2.2.2温度因素对膨胀蛭石吸附磷的影响 16\o"CurrentDocument"pH因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响 17

2.2.2.4浓度因素对膨胀蛭石吸附磷影响2.2.2.4浓度因素对膨胀蛭石吸附磷影响172.2氮磷混合吸附 182.2.3混合吸附氮 182.2.3.1时间因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响182.2.3.22.2.3.1时间因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响182.2.3.2温度因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响19TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"pH因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响 192.2.3.4浓度因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响 202.2.4混合吸附磷 21\o"CurrentDocument"2.2.4.1时间因素对膨胀蛭石吸附磷的影响 21\o"CurrentDocument"2.2.4.2温度因素对膨胀蛭石吸附磷的影响 22\o"CurrentDocument"pH因素对膨胀蛭石吸附磷的影响 22\o"CurrentDocument"2.2.4.4浓度因素对膨胀蛭石吸附磷的影响 23\o"CurrentDocument"2.3吸附等温线 23\o"CurrentDocument"2.3.1氨氮吸附等温线 23\o"CurrentDocument"2.3.2磷吸附等温线 253、结论 27谢辞 3、结论 27谢辞 •28参考文献 •291、引言1.1膨胀蛭石吸附氮磷的意义中国经济的快速发展，人口的增加和工业和农业的规模的极速扩张，造成了日益严重的水污染。由于水的渗透污染，氮和磷的过度富集造成的“赤潮”和“蓝色”以及其他的问题，土壤进一步的污染，影响了周围的土地耕种和当地环境的平衡，这正日益威胁着我们的生命安全。蛭石作为吸附介质具有储量丰富，价格低，高的吸附能力，在污水处理中的无毒的环境和易于再生等方面具有广阔的应用前景。磷是一个主要的元素，在地球上维持生命的系统是由生物体，并参与重要的代谢过程元素。近年来，河流和湖泊的水质，海水逐渐恶化，特别是水体富营养化问题。富营养化不仅使水的损失应具有的功能，但也使水生态环境不利于人类的进化。磷是引起水体富营养化的一般重要的营养素，水可以在富营养化与磷废水已成为一个严重的问题，引起了全世界的广泛关注。磷的废水处理技术，是处理含磷废水的关键。去除的方法目前国内外常用的主要是沉淀，混凝，生物过程，吸附和离子交换•其中，吸附和离子交换由于覆盖面积小，工艺简单，操作方便，速度快、效率高，没有二次污染，应用范围广，多关注。在许多国家，用于处理含磷废水的主要是一些粘土矿物如膨润土，硅藻土，沸石和蛭石等，而膨胀蛭石具有成本低的优点，去除离子丰富的特点，已被用于废水处理。膨胀蛭石由于其良好的吸附和离子交换，因此在废水处理方面有广阔的应用前景.由于膨胀蛭石具有层状结构，因此，蛭石的比表面积大，取代现有的四面体空隙中的铅，蛭石，带负电荷的结构层。带负电荷的离子所产生的吸附是其本身八面体的结构构成的，而不是与层间阳离子补偿。蛭石的结构特点使它本身具有很强的离子吸附能力和离子交换能力。1.2膨胀蛭石吸附氨氮聂发辉【1】在《系统评价天然蛭石吸附氨氮的效果》的研究中使用将蛭石投掷到人工专业配比的含有氨氮的废水的方法,全面的探索蛭石富集废水里面氨氮的吸附率和蛭石富集氨氮的朗格缪尔和弗兰德李希等温吸附曲线，探索了了废水的氨氮浓度对氨氮吸附率的影响、pH值、温度、及各个影响因素的影响程度,结论，蛭石的全面吸附量大约是21.28毫克每克;蛭石吸附氨氮的量在pH值为两至六的程度内吸附率都跟着pH的增加而升高，我们可以得出最好的pH为五，温度十五〜摄氏三十五度程度内，吸附质量跟温度的增长而降低,氨氮的吸附率跟着蛭石质量的升高而升高，各个影响的因子的轻重顺序为:pH值〉蛭石的质量〉吸附氨氮的时间〉反应的温度.陈福坤【2】等在《膨胀蛭石吸附氨氮的研究》所研究的膨胀蛭石吸附氨氮的吸附容量以及初始的氨氮浓度和膨胀蛭石的质量、pH值、温度对于膨胀蛭石吸附氨氮的吸附率的影响.结论为，膨胀蛭石的氨氮吸附质量为17.55.在pH值得范围为4至7的中间，膨胀蛭石对于氨氮的吸附率大都高于百分之六十，在初始氨氮浓度在两百毫克每升时，膨胀蛭石对于氨氮的吸附率会随着初始氨氮浓度升高而升高.1.3膨胀蛭石吸附磷郑易安，王爱勤【3】《不同方式处理蛭石对磷吸附性能研究》中分开来采用多种方法方式对临泽的蛭石进行了各种改性，研究了不同的改性方法对磷酸盐的富集效果.在这个前提下,选用九百六十摄氏度加热处理的蛭石制备了富含磁性的膨胀蛭石吸附剂，比照了整个吸附所消耗的时间、磷酸盐离子的浓度和pH酸碱值对蛭石、加热处理后的膨胀蛭石和进行磁性的改性后的蛭石，富集磷酸盐的影响.结果表明，九百六十摄氏度改性的蛭石对磷酸盐的吸附质量可达五点四.改性蛭石提高了对磷酸盐离子的吸附质量.陈景华⑷等在《蛭石对磷的吸附研究》中指出在室温下，中性条件下，蛭石对污染物磷具有很好的吸附率，吸附率在百分之八十五范围内.蛭石对磷酸盐的吸附机理大概是阴离子的离子交换吸附和化学的沉淀的反应.那么当pH大于2的时候，蛭石对于磷酸盐的吸附率较高，这样的原因是此时磷离子主要以磷酸盐阴离子的形式存在.根据吸附动力学研究说明，蛭石对磷酸盐的吸附动力学大概满足二级吸附的速率方程.膨胀蛭石吸附磷酸盐过程中严重受到颗粒内部交换形式的控制.蛭石对磷酸盐的吸附等温曲线大概符合弗兰德李希吸附等温方程式的变化规律.1.4同步吸附及相关研究桑连海【5】等在《膨胀蛭石对富营养化水体中氮、磷富集效果试验研究》中得出的结论随着时的向后改变，不同质量浓度的总磷溶液均可通过膨胀蛭石达到相当的吸附效果，并且刚开始时的氮磷浓度越高，产生的富集效果就越显著.实验得出初刚刚开始时浓度为0.5mg/L的氨氮，吸附的时间达到八小时时，对于氮磷的去除率可以达到百分之七十六.膨胀蛭石对水中总磷的吸附大部分是经过离子交换作用而达到的.膨胀蛭石是2—1型的层状的硅酸盐粘土矿物质，是由一个八面体形状的层面嵌在两个四面体层面的里面形成的，它表面所具有的官能团不止表面的表层吸附，通常还有金属离子的吸附交换位置.磷酸盐属于阴离子,根据离子交换的理论，溶液中的磷酸根阴离子可以和膨胀蛭石中的一些金属离子拥有了吸附交换，从而很容易被吸附.即磷酸根离子和膨胀蛭石粘土矿物质的物表面发生了配位的反应.所发生的反应的结果造成水中的磷酸根阴离子大量的降低.实验对膨胀蛭石表面以及层间的总体磷酸根浓度与水溶液中所含有的总体磷酸根浓度对比，结论是，刚开始磷酸根浓度不同的总体磷酸根，在经过膨胀蛭石八小时的吸附后，膨胀蛭石表面以及层间的总体磷酸根浓度与水溶液中所含有的总体磷酸根浓度的四倍.所以，膨胀蛭石对于富含有氮磷营养化水溶液中的总体磷酸根离子拥有很好的吸附效果，同时，膨胀蛭石还可向农作物提供白身含有的金属元素.韩炜，张尧，刘炜，吴驰飞⑹在《不同插层方法对蛭石层间有机离子排布及层间距的影响》：用大约两倍蛭石的的CTMAB的阳离子的交换容量进行镶嵌插层,利用熔融的方法、煮沸的方法、热的液球的磨的方法、搅拌的方法等多种不同的方法对蛭石进行镶嵌改性.将样品通过X射线衍射后，进一步观察得出十六烷基三甲基铵离子的双水平，单，在蛭石层间双坡斜排列方式.郭亚平、胡曰利、吴晓芙【7】《阳离子改型蛭石的按离子交换平衡特性》对经Na+、Ca2+、Mg2+等不同离子处理的改型经石在不同pH和温度条件下进行了按离子交换性能的研究.结果表明，交换反应均在前60min速率最快.约12Omin就趋向于平衡；改型蛭石对NH+才等温交换吸附与朗格缪尔方程相符，表明改型蛭石4对NH的吸附主要是单分子层的化学吸附.不同改型蛭石的阳离子交换均具有反+4应速度快，在交换的初始阶段(0-60min)交换容量随时间显著上升，之后慢慢缓慢,同时在三百分钟内达到平衡，且对氨氮离子才有较高的选择吸附性；阳离子改型蛭石对氨氮离子的吸附在pH值=7的时候最高，其交换容量按镁型蛭石、钙型蛭石、钠型蛭石顺序依次增大,分别为59.32、71.59、92.85mmol/100g，所以操作宜在近中性环境下进行;改型蛭石对NH+才等温文换吸附与朗格缪尔方程相符,4表明改型蛭石对NH+才的吸附主要是单分子层的化学吸附；阳离子改型蛭石尤其4是钠型.吴晓芙,胡曰利，聂发辉，王平，李科林【8】《蛭石的NH+吸附与Langmuir方程》4中做了测试检验和理论性的分析，说明在朗格缪尔方程式中应用中将平衡时氨氮的吸附量函数时,Q=WqC/(K+C),在公式里面，出现的Kc为系数，而是W的函e0m0C0 0数和未知数W呈现出线性相关性的特点.在蛭石对铵离子进行吸附的各种关系0式中，朗格缪尔方程所能使用的范围大致是刚开始的浓度C较小.0李晖、谭光群⑼等研究了《蛭石对汞的吸附性能》.结论为：蛭石对汞具有很强的吸附作用，而且前期吸附速度非常高，20min后基本达到吸附平衡.pH值是影响吸附的主要因素，pH值较小的酸性环境不利于吸附，在较高的pH值中碱性的条件下去除汞的效果特别高.蛭石经过有机改性剂CTMAB改性后，对汞离子的吸附能力极大的提升，蛭石和有机改性剂CTMABV改性蛭石对汞离子的吸附均满足朗格缪尔吸附等温式.2、实验部分1实验材料与方法1.1实验材料原料：来自河北的60~80目膨胀蛭石主要仪器：电子天平（上海民桥精密科学仪器有限公司），721-A型分光光度计（厦门分析仪器厂），SHA—CA水浴恒温振荡器（华冠仪器厂），TD4型高速离心机（湖南凯达实业发展有限公司），PHS-3C型精密pH计，1ml,2ml,5ml,50ml移液管，10ml称量管，50ml，500ml，1000ml容量瓶，10mm，25ml比色管主要试剂：氯化铵（天津红三角），磷酸二氢钾（方正试剂厂），盐酸（洛阳洛龙区），氯化汞（杭州），无水乙醇（湖南长沙），钼酸铵（江苏南京），抗坏血酸（上海），碘化钾（湖南长沙），氢氧化钠（天津），浓硫酸（江苏南京）等均为分析纯1.2实验方法1・2.1吸附实验将配好的溶液（含一定浓度的氨氮标准溶液或磷标准溶液），放入50ml的容量瓶中，向其加入一定量的膨胀蛭石，控制在不同的温度条件下，置于水浴恒温振荡器中反应吸附，一定时间后取样，分别测定溶液中氨氮或磷的浓度，并计算膨胀蛭石的对于氨氮或磷的去除率.用移液管取氯化铵标准溶液或磷标准溶液放入50ml的容量瓶中，调节溶液PH值，向其加入并先量取0.5或1g烘干后的膨胀蛭石放入50ml容量瓶中，置于水浴恒温振荡器中进行反应，并吸附若干时间（在常温下振荡2.5h），静置10min后，移取液体若干毫升于离心管中，以2000一3000r/min速度离心10min后，过滤，吸取滤液1ml放入50ml的容量瓶中滴定到50ml，分别加入一毫升的酒石酸钠溶液和一点五的钠氏试剂（显色剂）均匀振荡十分钟，然后吸取上层清液用分光光度法测定滤液中残留的氨氮的浓度，并计算有机膨胀蛭石的吸附容量.有机膨胀蛭石对溶液中氨氮的去除率X（%）以及吸附量Q（mg/g）计算公式如下：（c-£jr⑵式中，C和C分别为初始的和吸附平衡后溶液的离子浓度（mg・L-1）；V为0溶液体积（L）；m为吸附剂的质量（g）；q为平衡时向膨胀蛭石对金属阳离子的吸附容量（mg・g-i）；X为膨胀蛭石对金属离子的去除率（％）.1.2.2结果检测水样的分析方法参照《中华人民共和国国家环境保护标准》（町535—2009）和《中华人民共和国国家标准》（GB/T6913—2008）中规定的方法.1.2.2.1纳氏试剂：如果没有其他说明，分析时候所用的药品都要使用分析纯的适合国家的标准的化学药品，实验所用水为按1所制备的水.1无氨水•即所制备的水是在没有氨的环境中用下述方法之一所制1.1离子交换法通过强酸性的阳离子同时通过交换树脂（氢型）柱的蒸馏水，然后用玻璃瓶来收集流出的液体.需要加10g的树脂每升的流出的液体，可以方便保存.1.2蒸馏法浓硫酸0.1ml（二1.84克/毫升）加入到蒸馏水蒸馏，准备放弃刚刚开始1000ml,偷偷溜出50毫升的液体，弃到去刚开始溜出的50ml的液体，然后用带有玻璃瓶收集大约八百毫升的馏出溶液.1.3纯水器法用市场销售的纯水器在临使用前制备.2轻质的氧化镁（MgO）用加热法出去碳酸钙的氧化镁.3盐酸.p（HCl）=1.18g/ml.4纳氏试剂，可选择下列方法中的一种进行配制.1二氯化汞-碘化钾-氢氧化钾（HgCl2-KI-KOH）溶液量取十五克的氢氧化钾粉末，烧杯中溶解在五十毫升水中，静止到室温.量取五克的碘化钾粉末，溶解在十毫升烧杯水里，混合搅拌，再加入二点五克的二氯化汞粉末分，要多次少量的添加.直到溶液出现淡红色的沉淀或深黄色并溶解缓慢发生时，混合搅拌，再在溶液中加入含有二氯化汞的饱和溶液，停止的标志是，所出现的沉淀不能再溶解时.在搅拌下，将室温下的氢氧化钾的溶液慢慢加入到之前的所制的的混合的溶液中，用100毫升容量瓶定容，在黑暗处放置1天，将便面的液体倾倒于有橡皮塞或聚乙烯的盖子的聚乙烯的瓶子中，暗处可以稳定的保质一个月左右.4.2碘化汞-碘化钾-氢氧化钠(HgI2-KI-NaOH)的溶液量取十六克的氢氧化钠粉末，溶解在含五十毫升水的烧杯中，放置在室温下.在水中溶解，7的碘化钾粉末和10的碘化汞粉末，混合搅拌的同时，慢慢的将此溶液加入到之前制备的含50ml的氢氧化钠的溶液中，用100ml容量瓶定容.在黑暗出静置，保质的时间大约为一年.5酒石酸钾钠溶液，p=500g/L.在含一百毫升水的烧杯中溶解五十克的酒石酸钾钠粉末，煮沸，蒸馏，室温下用一百毫升容量瓶定容.6硫代硫酸钠溶液，p=3.5g/L.量取3.5g的硫代硫酸钠粉末，并溶解在烧杯中，用一百毫升容量瓶定容.7硫酸锌溶液，p=100g/L.量取10.0g的硫酸锌粉末，并溶解在烧杯中，用一百毫升容量瓶定容.8氢氧化钠溶液，p=250g/L.量取25g的氢氧化钠粉末，并溶解在烧杯中，用一百毫升容量瓶定容••9氢氧化钠溶液，c(NaOH)=1mol/L.量取4g的氢氧化钠粉末，并溶解在烧杯中，用一百毫升容量瓶定容••盐酸溶液，c(HCl)=1mol/L.量取8.5ml的盐酸液体，并稀释在烧杯中，用一百毫升容量瓶定容..硼酸(H3BO3)溶液,p=20g/L.量取20g的硼酸粉末，并溶解在烧杯中，用一千毫升容量瓶定容..12溴百里酚蓝指示剂，p=0.5g/L.量取0.05g的溴百里酚蓝粉末，并溶解于五十毫升烧杯中，称量十毫升的无水乙醇液体，用一百毫升容量瓶定容.13淀粉-碘化钾试纸量取1.5g的可溶性淀粉粉末，在烧杯中用少量水溶解，呈糊状后，再添加200ml的沸水，搅拌混和均匀然后静止在室温下.加零点五g的碘化钾和零点五g的碳酸钠粉末，溶解在烧杯中•在棕色瓶中密封贮存.14氨氮标准溶液1氨氮标准贮备溶液，pN=1000卩g/ml.量取3.8190的g氯化铵（烘箱中干燥2小时），溶解于烧杯中，用一千毫升的容量瓶定容，这可低温下稳定一个月.14.2氨氮标准工作溶液，pN=10卩g/ml.吸取五毫升的氨氮标准贮备溶液（14.1）于烧杯中，用五百毫升容量瓶定容，随时使用，随时配置.15仪器和设备1可见分光光度计：具10mm比色皿.16样品1样品采集与保存用玻璃瓶或聚乙烯的瓶子水，分析快速.可以加入浓盐酸使样品酸化至pH<2,在低温下可以保质大约七天左右.16.2样品的预处理16.2.1去除余氯可以加入适量的硫代硫酸钠粉末来，除去样品中所含有的余氯.每出去0.25g余氯需要0.5g该样品.余下的氯例子是不是除尽可以用淀粉-碘化钾试纸（13）来检验.16.2.2絮凝沉淀可以加入一毫升的硫酸锌溶液（7）和零点一致零点二的氢氧化钠溶液（8）到l样品中，来调节pH，控制在10，混匀，静置，沉淀，倾倒出上面的液体进行分析.16.2.3预蒸馏在准备接受的接收瓶内加入五十毫升的硼酸溶液（11），同时要确保硼酸溶化学化工学院毕业论文液的液面要在冷凝管的直接的排出□的上面•在准备好的烧瓶中缓慢的加入两百五十毫升的改样品，加入一些溴百里酚蓝指示剂（12），也可以选择用氢氧化钠溶液（9）或盐酸溶液（10）调整pH值，连接冷凝管和氮球之前，要放几粒玻璃的珠子和0.25g的轻质的氧化镁（2）,以10ml/min的流初速度进行加热蒸馏，液体达到两百毫升时，停止蒸馏，再加水定容至250ml.17分析步骤1校准曲线在八个二十五毫升比色管中，分别加入零、零点五、一、二、四、六、八和十毫升的氨氮标准工作溶液（14.2）,其所对应的氨氮含量分别为零、五、十、二十、四十、六十、八十和一百微克，定容.加入一毫升酒石酸钾钠溶液5）,混匀，加入纳氏试剂一点五（4.1）毫升或一毫升（4.2）,混匀.静置十分钟后，在波长四百二十纳米下，使用十毫米的比色管，参照对比可以使用用水，测量氨氮的吸光度.7.2样品测定7.2.1干净水样：取五十毫升样本，依据校准曲线相同的方法测量吸光度.7.2.2有杂质的水的样本：量取事先经过洁净的水的样本五十毫升（若水样本中所含有的氨氮的质量浓度高于两毫克每升，测量相同吸光度校正曲线.8结果计算水体中的氮的质量浓度可以按下式计算：pN二sbAAabV x（1）式中：pN 水样本中的氨的质量浓度，mg/L;As 水样的吸光度；Ab――空白试验的吸光度；a――校准曲线的截距；b校准曲线的斜率；V 试料体积，ml.酒石酸钾钠溶液：量取五十克的酒石酸钾钠溶于一百毫升水中，加热除的氮氨，充分室温下放置定容至一百毫升.1.2.2.2磷酸盐显色剂1.磷酸二氢钾2•硫酸溶液：1+13•抗坏血酸溶液：100g/L溶解10g±0.5g的抗坏血酸在100ml±5ml的水中，加水，保存在棕色瓶中，在低温下中可稳定放置两周.4.钼酸铵溶液：26g/L量取13g的钼酸铵的粉末，溶解在烧杯中，再加入0.35g的酒石酸锑钾，中共加水两百毫升，硫酸溶液再将两百三十毫升，混合均匀，室温下用500ml的容量瓶定容，保质期为两个月。磷标准储备液：1ml含0.5mgP03-4量取0.7165g并在烘箱中干燥的磷酸二氢钾，精确到零2毫克，溶于水约500ml，到1L容量瓶定量，静置.磷标准溶液:1ml含0.02mgPO3-4取20ml磷标准储备溶液于500ml容量瓶中，定容.设备与仪器分光光度计：十毫米的吸收池分析步骤8.1试样的制备250毫升样品储存在500毫升瓶过滤备用.8.2制作标准曲线在九个五十毫升比色管中，分别加入0、1、2、3、4、5、6、7和8.00ml磷标准工作溶液，用水稀释至40ml，依次加入两毫升的钼酸铵溶液和一毫升的的抗坏血酸溶液，定容，静置.放置十分钟后，在波长为七百一十纳米下，用10毫升的比色皿，以空白的调零做吸光度.

2实验结果与讨论2.1标准曲线的测定2.1.1氨氮标准曲线表2.1.1 标准曲线原始数据浓度mg/L00.10.20.40.81.21.62吸光度0.0450.0840.1370.1990.2940.3630.426图2.1.1氨氮标准曲线由图2.1.1得出膨胀蛭石吸附氨氮的的标准曲线为y=0.1927x2.1.2磷标准曲线表2.1.2标准曲线原始数据浓度mg/L00.40.81.21.62 2.42.83.2吸光度0.0310.0950.190.280.3750.40.566830.6580.752

氨氮浓度(mg/L)876a吸光度543氨氮浓度(mg/L)876a吸光度543a210由上图2.1.2得出膨胀蛭石吸附磷的标准曲线为y=0.2353x2.2吸附试验2.2.1单独吸附氮2・2・1・1时间因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响室温下，分别在9个250ml锥形瓶中加入0.5g膨胀蛭石于25mL、浓度50mg/L、初始溶液pH=7.0的氨氮溶液中，吸附时间分别为10,20,30,50,70,90,120,150,180min，取出反应液，用滤纸过滤，测定溶液中氨氮含量.吸附时间对吸附氨氮的影响如下所示.表2.2.1.1 时间因素对膨胀蛭石吸附氨氮影响的数据吸附时间10 20 30 50 70 90 120 150 180(min)吸附率％吸附氨氮与时间影呃I因素0 50 100 150 200时间（min）OOOOOOOO87654321®Ms4.218.530.4 58.366.265.4 70.吸附率％吸附氨氮与时间影呃I因素0 50 100 150 200时间（min）OOOOOOOO87654321®Ms图2.2.1.1吸附氨氮与时间影响因素由图3可以看出，随着时间增加，膨胀蛭石对氨氮的吸附率在逐渐增加，在前60min左右内增加很快，60min以后变化缓慢，到lOOmin时趋于平缓，吸附逐渐达到平衡，膨胀蛭石对氨氮去除率达到71.9%，说明膨胀蛭石吸附氨氮具有前期吸附快速，快速达到界限，缓慢的吸附特性。结果表明，膨胀蛭石是容易吸附的氮，可以快速达到吸附平衡.2.1.1.2温度因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响分别在20°C、25°C、30°C下，于250ml锥形瓶中加入0.5g膨胀蛭石于25mL、浓度50mg/L、初始溶液pH=7.0的氨氮溶液中，吸附时间150min，取出反应液,用滤纸过滤，测定溶液中氨氮含量.吸附时间对吸附氨氮的影响下所示.表2.1.1.2温度因素对膨胀蛭石吸附氨氮影响的数据温度（°C）吸附率％2069.12554.33057.1吸附氨氮与温度影响因素—50-芒40-£30-富20-10-Q I I I I I I I0 5 10 15 20 25 30 35温度d图2.1.1.2吸附氨氮与温度影响因素由图总体可以得出，随温度的升高，膨胀蛭石对于氨氮的吸附率是逐渐下降的，这说明膨胀蛭石吸附水溶液中的氨氮是放热反应，低温有利于该吸附反应的发生.同时，随温度的升高，吸附率从69.1%最低降到了54.3%，降低了14.8%，说明温度因素对于氨氮吸附影响较大.pH因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响室温下，分别在6个250ml锥形瓶中加入0.5g膨胀蛭石于25mL、浓度50mg/L、初始溶液pH分别为1、3、5、7、9、11的氨氮溶液中，吸附时间150min，取出反应液，用滤纸过滤，测定溶液中氨氮含量.吸附时间对吸附氨氮的影响如下所示.表2.1.1.3pH因素对膨胀蛭石吸附氨氮影响的数据pH 1 3 5 7 9 11吸附率(％) 25. 2 30. 5 64. 2 72. 8 55. 6 50. 7图2.1.1.3吸附氨氮与pH影响因素从图5可知，膨胀蛭石对氨氮的吸附会随着溶液中H+浓度变化而变化.随着溶液PH值的增加，去除率增加，在PH=7附近时，去除率有72.8%,而当pH=5.0〜8.0时，氨氮去除率都可达70%以上•这是由于溶液初始pH不仅影响吸附剂表面活性位点，也影响溶液中氨氮离子的存在状态.在较低pH值时，酸性溶液中，H+的浓度很大，这抑制了溶液中NHCl的电离.溶液中NH4+的浓度很低，而碱性4溶液中，NH4+发生水解，NH4+的浓度也很低，所以NH4+去除率低.在中性条件下有机膨胀蛭石对氨氮的去除率最大.2.1.1.4浓度因素对膨胀蛭石吸附氨氮影响室温下，分别在7个250ml锥形瓶中加入0.5g膨胀蛭石于25mL、浓度分别为10、30L、50、70、90、110、130mg/L，初始溶液pH=7的氨氮溶液中，吸附时间150min，取出反应液，用滤纸过滤，测定溶液中氨氮含量.吸附时间对吸附氨氮的影响如下所示.表2.1.1.4浓度因素对膨胀蛭石吸附氨氮影响的数据浓度(mg/L)10 30 50 70 90 110 130吸附率％ 52. 2 57. 4 65. 7 73. 3 63. 4 55. 7 43. 1吸附氨氮与氨氮浓度因素的影响---------OOOOOOOOOO8765432120 40 60---------OOOOOOOOOO8765432120 40 6080100 120 140浓度Cns/L）图2.1.1.4吸附氨氮与氨氮浓度因素的影响由上图可以看出，随着氨氮浓度的增加，膨胀蛭石对于水中氨氮的吸附率先增加然后减少.前期随氨氮浓度增大过程中，膨胀蛭石的吸附容量也在升高，但是，达到70mg/L后，因为氨氮浓度过大，膨胀蛭石也达到饱和吸附，所以其对于氨氮的吸附率也会逐渐减少.2.2.2单独吸附磷2.2.2.1时间因素对膨胀蛭石吸附磷的影响室温下，分别在7个250ml锥形瓶中加入0.5g膨胀蛭石于25mL、浓度为20mg/L，初始溶液pH=7的磷溶液中，吸附时间分别为lOmin、20min、30min、50min、70min、90min、120min、150min、180min，取出反应液，用滤纸过滤,测定溶液中氨氮含量.吸附时间对吸附氨氮的影响如下所示.表2.2.2.1时间因素对膨胀蛭石吸附磷影响的数据时间（min） 10 20 30 50 70 90 120 150 180吸附率％ 6. 2 13. 3 20. 5 45. 8 57. 2 63. 3 65. 2 65. 7 66. 3吸附磷与时间影响因素gM--mOOOOOOOO765432150100时间gM--mOOOOOOOO765432150100时间（min）150200图2.2.2.1吸附磷与时间影响因素图7中吸附平衡曲线走势也几乎相同，前60min吸附速率很快，之后减缓趋于平衡.大约lOOmin时，曲线基本不再变化.所以，反应的吸附平衡时间约为1500min,实验中我们选择150min（2.5h）为反应吸附平衡时间.同时对比氨氮的吸附我们发现膨胀蛭石吸附磷的量远小于吸附氨氮的量.因为膨胀蛭石的的吸附有两种机理：阳离子交换与吸附.因为磷在溶液中以负离子的形式存在，所以，阳离子交换这种吸附方式便不太容易.2・2・2・2温度因素对膨胀蛭石吸附磷的影响分别在20°C25°C30°C下，于250ml锥形瓶中加入0.5g膨胀蛭石于25mL、浓度20mg/L、初始溶液pH=7.0的磷溶液中，吸附时间150min，取出反应液，用滤纸过滤，测定溶液中磷含量.吸附时间对吸附氨氮的影响如下所示.表2.2.2.2温度因素对膨胀蛭石吸附磷的影响

温度（°C） 20 25 30吸附率（％） 65.2 57.4 48.8图2.2.2.2吸附磷与温度因素影响由图总体可以得出，随温度的升高,膨胀蛭石对于磷的吸附率是逐渐下降的,这说明膨胀蛭石吸附水溶液中的磷是放热反应，低温有利于该吸附反应的发生.同时，随温度的升高，吸附率从65.2%最低降到了48.8%，降低了16.4%，说明温度因素对于氨氮吸附影响较大.pH因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响室温下，分别在6个250ml锥形瓶中加入0.5g膨胀蛭石于25mL、浓度

20mg/L、溶液pH分别为1、3、5、7、9、11的磷溶液中，吸附时间150min，取出反应液，用滤纸过滤，测定溶液中磷含量.吸附时间对吸附磷的影响如下所示.表2.2.2.3pH因素对膨胀蛭石吸附磷影响的数据pH 1 3 5 7 9 11 13吸附率（％）47. 2 51. 4 56. 3 55. 8 58. 2 69. 2 63. 3_________OOOOOOOOOO87654321_________OOOOOOOOOO87654321PH图2.2.2.3吸附磷与pH值因素影响在试验的pH值范围内，磷离子在pH>2后具有较好的吸附率，这是因为在pHV2的酸性条件下，磷酸二氢钾主要以HPO的形式存在，而提高溶液pH值，3 4HPO的电离程度增加，磷主要以阴离子形式存在，膨胀蛭石对其吸附能力增加.3 42.2.2.4浓度因素对膨胀蛭石吸附磷影响室温下，分别在7个250ml锥形瓶中加入0.5g膨胀蛭石于25mL、浓度分别为20mg/L、40mg/L、60mg/L、80mg/L、100mg/L、120mg/L、140mg/L，初始溶液pH=7的磷溶液中，吸附时间150min，取出反应液，用滤纸过滤，测定溶液中磷含量.吸附时间对吸附氨氮的影响如下所示.表2.2.2.4浓度因素对膨胀蛭石吸附磷影响的数据浓度（mg/L） 20 40 60 80 100 120 140吸附率（％） 58 69. 2 66. 4 71. 1 61. 4 57. 3 50. 6

_________OOOOOOOOOO87654321_________OOOOOOOOOO8765432120 40 60 80 100 120 140 160浓度(iie/L)图2.2.2.4吸附磷与磷浓度因素影响由上图可以看出，随着氨氮浓度的增加，膨胀蛭石对于水中磷的吸附率先增加然后减少.前期随磷浓度增大过程中，膨胀蛭石的吸附容量也在升高，但是,达到80mg/L后，因为磷浓度过大，膨胀蛭石也达到饱和吸附，所以其对于磷的吸附率也会逐渐减少.2.2氮磷混合吸附2.2.3混合吸附氮2.2.3.1时间因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响室温下，分别在9个250ml锥形瓶中加入1g膨胀蛭石于25mL、浓度50mg/L、初始溶液pH=7.0的氨氮溶液和25mL、浓度分别为20mg/L初始溶液pH=7.0的磷溶液中，吸附时间分别为10,20，30,50,70,90,120,150,180min,取出反应液，用滤纸过滤，测定溶液中氨氮含量.吸附时间对吸附氨氮的影响如下所示.表2.2.3.1时间因素对膨胀蛭石吸附氨氮影响的数据时间（min） 10 20 30 50 70 90120150180单独吸附氨氮去除率（％） 4. 218. 530. 458. 366. 265.470.370.171.9混合吸附氨氮去除率（％） 5. 816. 323. 255. 664. 966.76866.568时间因素影响氨氮吸附80閃402005010080閃4020050100时间(min)150200图2.2.3.1时间因素影响氨氮吸附2.2.3.2温度因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响图2.2.3.1时间因素影响氨氮吸附2.2.3.2温度因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响分别在20°C、25°C、30°C下，于250ml锥形瓶中加入1g膨胀蛭石于25mL、浓度50mg/L、初始溶液pH=7.0的氨氮溶液和25mL、浓度分别为20mg/L初始溶液pH=7.0的磷溶液中，吸附时间150min，取出反应液，用滤纸过滤，测定溶液中氨氮含量.吸附时间对吸附氨氮的影响如下所示.温度（°C）202530单独吸附氨氮吸附率％69.154.357.1混合吸附氨氮吸附率（％）6860.255.5表2.2.3.2温度因素对膨胀蛭石吸附氨氮影响的数据温度因素影响氨氮吸附10 20 30 40图10 20 30 40图2.2.32温度因素影响氨氮吸附pH因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响室温下，分别在6个250ml锥形瓶中加入1g膨胀蛭石于25mL、浓度50mg/L、初始溶液pH分别为1、3、5、7、9、11的氨氮溶液和25mL、浓度分别为20mg/L初始溶液pH分别为1、3、5、7、9、11的磷溶液中，吸附时间150min，取出反应液，用滤纸过滤，测定溶液中氨氮含量.吸附时间对吸附氨氮的影响如表13、图13所示.表2.2.3.3pH因素对膨胀蛭石吸附氨氮影响的数据TOC\o"1-5"\h\zpH 1 3 5 7 9 11单独吸附氨氮吸附率（％） 25. 2 30. 5 64. 272. 8 55. 6 50. 7混合吸附氨氮吸附率（％） 24. 3 35. 6 68. 478. 3 53. 2 48. 6图2.2.3.3 pH因素影响氨氮吸附2・2・3・4浓度因素对膨胀蛭石吸附氨氮的影响室温下，分别在7个250ml锥形瓶中加入1g膨胀蛭石于25mL、浓度分别为10、30、50、70、90、110、130mg/L，初始溶液pH=7的氨氮溶液和25mL、浓度分别为20、40、60、80、100、120、140mg/L，初始溶液pH=7的磷溶液中,吸附时间150min，取出反应液，用滤纸过滤，测定溶液中氨氮含量.吸附时间对吸附氨氮的影响如下所示.表2.2.3.4浓度因素对膨胀蛭石吸附氨氮影响的数据TOC\o"1-5"\h\z浓度（mg/L） 10 30 50 70 90 110 130单独吸附氨氮吸附率％ 52. 2 57. 4 65. 7 73. 3 63. 4 55. 7 43. 1混合吸附氨氮吸附率（％） 54. 8 56. 2 68 67. 4 65. 2 60. 3 50浓度因素影咆氨氮的吸附80「604050 100浓度(mg/L)150604050 100浓度(mg/L)150图2.2.3.4浓度因素影响氨氮的吸收2.2.4混合吸附磷2.2.4.1时间因素对膨胀蛭石吸附磷的影响室温下，分别在9个250ml锥形瓶中加入1g膨胀蛭石于25mL、初始溶液pH=7.0浓度50mg/L、的氨氮溶液和25mL、浓度分别为20mg/L初始溶液pH=7.0的磷溶液中，吸附时间分别为10,20,30,50,70,90,120,150,180min,取出反应液，用滤纸过滤，测定溶液中磷含量.吸附时间对吸附磷的影响如表下所示.表2.2.4.1时间因素对膨胀蛭石吸附磷影响的数据时间(min) 10 20 30 50 70 90 120 150 180单独吸附磷去除率（％）混合吸附磷去除率（％）6.213.320.545.857.263.365.265.766.3单独吸附磷去除率（％）混合吸附磷去除率（％）5.7 9.3 14.942.250.352.455.255.756.1时间因素影响磷吸附50100时间(min)50100时间(min)150200图2.2.4.1 时间因素影响磷吸附2・2・4・2温度因素对膨胀蛭石吸附磷的影响分别在20°C、25°C、30°C下，于250ml锥形瓶中加入1g膨胀蛭石于25mL、浓度50mg/L、初始溶液pH=7.0的氨氮溶液和25mL、浓度分别为20mg/L初始溶液pH=7.0的磷溶液中，吸附时间150min，取出反应液，用滤纸过滤，测定溶液中磷含量.吸附时间对吸附磷的影响如表下所示.表2.2.4.2温度因素对膨胀蛭石吸附磷影响的数据温度（°C）202530单独吸附磷去附率（％）65.257.448.8混合吸附磷去除率（％）56.150.245.5温度因素影响磷吸附655545L5.1—1

53655545L5.1—1

5320 25 30温度(TC)35图2.2.4.2温度因素影响磷吸附pH因素对膨胀蛭石吸附磷的影响室温下，分别在6个250ml锥形瓶中加入1g膨胀蛭石于25mL、浓度50mg/L、初始溶液pH分别为1、3、5、7、9、11的氨氮溶液和25mL、浓度分别为20mg/L初始溶液pH分别为1、3、5、7、9、11的磷溶液中，吸附时间150min，取出反应液，用滤纸过滤，测定溶液中氨氮含量.吸附时间对吸附氨氮的影响如下所示.表2.2.4.3 pH因素对膨胀蛭石吸附磷影响的数据TOC\o"1-5"\h\zpH 1 3 5 7 9 11 1单独吸附氨氮吸附率（％） 25. 2 30. 5 64. 2 72. 8 55. 6 50. 7 25. 2混合吸附氨氮吸附率（％） 24. 3 35. 6 68. 4 78. 3 53. 2 48. 6 24. 3O8PH_________OOOOOOOOOO87654321图2.2.4.3pH值因素影响磷吸附2・2・4・4浓度因素对膨胀蛭石吸附磷的影响室温下，分别在7个250ml锥形瓶中加入1g膨胀蛭石于25mL、浓度分别为10、30、50、70、90、110、130mg/L，初始溶液pH=7的氨氮溶液和25mL、浓度分别为20、40L、60、80、100、120、140mg/L,初始溶液pH=7的磷溶液中,吸附时间150min，取出反应液，用滤纸过滤，测定溶液中磷含量.吸附时间对吸附磷的影响如下所示.表2.2.4.4浓度因素对膨胀蛭石吸附磷的影响浓度（mg/L）20406080100120140单独吸附磷吸附率％5869.266.471.161.457.350.6混合吸附磷吸附率（％）56.166.165.568.360.854.746.3浓度因素影响磷的吸附80「604050 100浓度604050 100浓度（mg/L）150图2.2.4.4 浓度因素影响磷吸附2.3吸附等温线2.3.1氨氮吸附等温线札彳学化学化工学院毕业论文在吸附平衡研究中，常用Freundlich公式（1）和Langmuir公式（2）描述吸附等温线.lgq=^lgC+lgk (1)en e试屮：q单个的吸附质的质量（mg/g），C为吸附反应平衡的时候的质量浓e e度（mg・L-i）:q单分子层的最大吸附量（mg/g）：k为吸附系数，n为常数•其中mn值影响吸附性能，n值越大，即1/n值越小，吸附能力越优异•一般认为1/n=0.1~0.5时，吸附剂简单吸附吸附质;1/n>2时,则吸附剂难以吸附吸附质.Langmuir等温式假定吸附剂对溶质的吸附为单层吸附，而且由于膨胀蛭石表面积占体积比，吸附质量存在一个最大值称为吸附容量，其线性表达式为111

=+-

qaCq

e e m式中:a为常数，q单个的吸附质的质量（mg/g）,C为吸附反应平衡的时候e e的质量浓度（mg・L-1）:q单分子层的最大吸附量（mg/g）.m表2.3.1 膨胀蛭石对氨氮的等温吸附数据初始质量浓203040506070850度C(mg・L-1)O平衡质量浓67.2911.8412.091619.3324度C(mg・L-1)e平衡吸附量0.71.31.4081.892.22.52.8q(mg・g-1)e551/Ce1.66671.37170.08450.080.060.050.04272517171/qe1.42860.76920.71020.520.450.40.35764571lgCe0.77820.86271.07331.081.201.281.3824416202lgqe-0.150.11390.14860.270.340.390.444977247972将表19中的数据按照Freundlich吸附等温式整理，见图19.线性化方程为lg(q)=0.6643lg(c)-0.6750 (R2=0.9949)在该这种条件里面，K=0.863,l/n=0.6643,膨胀蛭石的朗格缪尔吸附等温式为:q=0.863C6443这里1/n稍微大0.6，可是比1.9要小很多，说明膨胀蛭石很容易吸附氨氮根据朗格缪尔等温线整理实验数据，在图2.3.1中膨胀蛭石对氮的吸附符合朗格缪尔吸附等温线表明离子，线性方程:1=4.1808 +0.1854 (R2=0.9949)qce e由上式可求得改性后膨胀蛭石对溶液中氨氮的理论最大吸附量q=6.m0.q=6.m0.60.50.0.50.丄a€0.30.20.10 L-0 L-00.020.04 0.06 0.081/Ce0.1图2.3.1.2Langmuir吸附等温线2.3.2磷吸附等温线如图，在不一样的磷浓度的开始磷浓度下，膨胀蛭石可以显著地降低溶液中

磷的含量.表2.3.2 膨胀蛭石对磷的等温吸附数据初始质10203040507090100量浓度CO(mg・L-1)平衡质3.4354.6756.958.6511.6515.722.523.34量浓度Ce(mg・L-1)平衡吸171.75233.75347.5432.5582.578511251167附量q(uge•g-1)1/Ce0.2910.2130.1430.1156070.0850.0630.0440.0421219048858376944448451/qe0.0050.0040.0020.0023120.0010.0010.0000.000822278878717274889857lgCe0.5350.6690.8411.0661.3521.3689277829850.9370163261.1959183101lgqe2.2342.3682.5402.7652.8943.0513.0678977529552.63598629687153071将表2.3.2中的试验数据按照Freundlich吸附等温式得出，见图7.线性化方程为：lg(q)=0.9729lg(c)+l.7133 (R2=9884)在该条件下，K=48.365,l/n=l.027,说明吸附不是全部符合满足Freundlich等温式.l/n=l说明.膨胀蛭石不可以简单的吸附废水中的磷.

lgCelgCe图2.3.2.1Freundlich等温线将表2.3.2.1中的实验数据按照Langmuir等温式整理，整理见图8.线性化方程为:1=0.0175 +0.0002 (R2=9852)qce e不符合Langmuir等温式，说明膨胀蛭石吸附溶液中的磷不是一个简单的单分子层吸附.3、结论3、结论:1.膨胀蛭石吸附氮磷都具有前期吸附快，快速达到平衡的特点.2•温度会影响膨胀蛭石对氮磷的吸附，吸附反应是放热反应，所以低温有利于膨胀蛭石对氮磷的吸附.3.pH值也会影响膨胀蛭石吸附氮磷，膨胀蛭石吸附氨氮的最佳pH=7左右，磷的最佳pH=3左右.4•前期