铁基氧化物吸附净水技术原理与应用：以磷、铬污染物为例

目录
第1章 水中磷铬污染及其控制技术 1
1.1 水体富营养化与磷去除技术 1
1.1.1 水体富营养化及其原因 1
1.1.2 水体富营养化控制技术 2
1.1.3 水中磷去除技术 4
1.2 水中铬的来源、性质与去除技术 5
1.2.1 水中铬的来源及性质 5
1.2.2 水中铬去除技术 7
1.3 吸附法水处理技术 9
1.3.1 炭类吸附剂 9
1.3.2 天然矿物 9
1.3.3 层状双金属氢氧化物 10
1.3.4 金属氧化物 11
1.3.5 金属氧化物改性砂滤料(MOCS) 12
1.4 纳米氧化铁吸附除磷铬的研究进展 18
1.5 固液界面吸附基本理论 22
1.5.1 吸附等温线与热力学 22
1.5.2 吸附动力学 24
1.6 研究意义与内容 25
参考文献 26
第2章 纳米铁基氧化物吸附除磷技术 32
2.1 纳米铁钛复合氧化物吸附除磷 32
2.1.1 材料与方法 32
2.1.2 铁钦复合氧化物的制备优选及物化特征 35
2.1.3 铁钦复合氧化物吸附除磷行为及机理 39
2.1.4 小结 47
2.2 纳米Fe-Al-Mn三元复合金属氧化物吸附除磷 47
2.2.1 材料与方法 48
2.2.2 不同温度制备吸附剂的物化特征及吸附性能对比 50
2.2.3 吸附磷前后Fe-Al-Mn三元复合金属氧化物的物化特征 53
2.2.4 Fe-Al-Mn三元复合金属氧化物吸附除磷行为 55
2.2.5 解吸再生 62
2.2.6 吸附机理探讨 63
2.2.7 小结 68
2.3 新生态铁锰复合氧化物吸附除磷 68
2.3.1 材料与方法 69
2.3.2 FMBO、HFO、FMMO、HMO 的物化特征 71
2.3.3 FMBO吸附除磷行为 77
2.3.4 FMBO吸附除磷机理分析 85
2.3.5 FMBO用于实际水样除磷 88
2.3.6 小结 89
2.4 Fe2+-KMnO4工艺共沉淀除磷 90
2.4.1 材料与方法 90
2.4.2 Fe2+-KMnO4工艺除磷前后沉淀物物化特征 93
2.4.3 Fe2+-KMnO4工艺除磷影响因素 93
2.4.4 Fe2+-KMnO4工艺除磷机理探讨 104
2.4.5 Fe2+-KMnO4工艺用于实际水样除磷 114
2.4.6 小结 114
2.5 铁锰复合氧化物吸附去除有机态磷一腺苷磷 115
2.5.1 材料与方法 116
2.5.2 FMBO的配比优选 117
2.5.3 FMBO的物化特征 118
2.5.4 FMBO的腺苷磷吸附行为及机理 119
2.5.5 小结 126
参考文献 126
第3章 改性层状锌铁双金属氢氧化物吸附除磷铬技术 132
3.1 材料与方法 132
3.1.1 实验材料与仪器 132
3.1.2 吸附剂的制备 133
3.1.3 表征方法 134
3.1.4 磷酸盐的吸附实验方法 135
3.1.5 检测与计算方法 137
3.1.6 其他阴离子的吸附实验方法 138
3.2 吸附剂的筛选 139
3.2.1 ZFCL制备参数的筛选 139
3.2.2 CZF与SZF制备参数的筛选 142
3.2.3 小结 144
3.3 吸附剂的表征 145
3.3.1 SEM与TEM 分析 145
3.3.2 BET分析 149
3.3.3 TG-DSC分析 150
3.3.4 XRD分析 151
3.3.5 FTIR分析 153
3.3.6 Zeta电位分析 154
3.3.7 XPS分析 155
3.3.8 小结 156
3.4 磷酸盐的吸附行为研究 157
3.4.1 磷酸盐吸附过程的影响因素分析 157
3.4.2 吸附动力学、等温线与热力学研究 162
3.4.3 吸附剂的再生性能 167
3.4.4 小结 169
3.5 磷酸盐的吸附机理研究 169
3.5.1 磷酸盐吸附前后的SEM与TEM分析 169
3.5.2 磷酸盐吸附前后的BET分析 173
3.5.3 磷酸盐吸附前后的XRD分析 175
3.5.4 磷酸盐吸附前后的FTIR分析 176
3.5.5 磷酸盐吸附前后的XPS分析 178
3.5.6 磷酸盐吸附过程及吸附机理分析 180
3.5.7 小结 183
3.6 铬酸盐的吸附过程影响因素与机理 185
3.6.1 铬酸盐吸附过程的影响因素分析 185
3.6.2 铬酸盐与磷酸盐的吸附机理对比 189
3.6.3 小结 190
第4章 氧化铁改性砂滤料吸附除磷技术 197
4.1 不同类型金属氧化物改性砂滤料吸附除磷对比 198
4.1.1 金属氧化物改性砂滤料的制备 198
4.1.2 改性砂滤料的物化性能测定方法 199
4.1.3 实验方法与进水水质 200
4.1.4 金属氧化物改性砂除污染物性能 201
4.1.5 小结 212
4.2 铁氧化物改性砂滤料吸附除磷 213
4.2.1 IOCS的制备与表征 213
4.2.2 实验方法 216
4.2.3 滤料表征结果 217
4.2.4 静态吸附除磷性能 220
4.2.5 解吸过程研究 231
4.2.6 动态吸附过滤除磷与再生效能 232
4.2.7 小结 235
参考文献 236
第5章 颗粒化壳聚糖偶联纳米氧化铁吸附除磷技术 239
5.1 颗粒化NIOC的优化设计 240
5.1.1 主要仪器设备与试剂 240
5.1.2 吸附剂的制备 241
5.1.3 吸附剂的表征方法 242
5.2 实验方法 244
5.3 颗粒化NIOC的形貌和吸附容量对比 245
5.3.1 不同摩尔比NIOC的外观形貌 245
5.3.2 除磷吸附剂NIOC优摩尔比的确定 245
5.4 NIOC的物化特征 246
5.4.1 NIOC的HRTEM 分析 246
5.4.2 NIOC的XRD和SAED分析 246
5.4.3 NIOC的FTIR分析 248
5.4.4 NIOC的机械强度、比表面积及孔径分布 249
5.4.5 Zeta电位分析 251
5.4.6 NIOC的稳定性分析 251
5.4.7 NIOC的表面元素含量 253
5.5 NIOC吸附除磷行为 253
5.5.1 吸附动力学 253
5.5.2 溶液pH值的影响 255
5.5.3 离子强度的影响 256
5.5.4 共存离子的影响 256
5.5.5 吸附等温线 257
5.5.6 吸附热力学分析 259
5.6 吸附剂的再生与重复使用 260
5.7 吸附机理分析 261
5.8 本章结论 262
参考文献 262
第6章 铁基氧化物吸附除铬技术 265
6.1 介孔铁锆氧化物吸附除Cr(Ⅵ） 266
6.1.1 介孔铁锆氧化物的制备、优选与表征 266
6.1.2 介孔铁锆氧化物吸附除Cr(Ⅵ)性能 274
6.1.3 介孔铁锆氧化物吸附Cr(Ⅵ)机理 283
6.1.4 小结 290
6.2 颗粒化壳聚糖偶联纳米氧化铁吸附除Cr(Ⅵ） 290
6.2.1 实验方法 290
6.2.2 吸附剂的物化特征 295
6.2.3 NIOC吸附除 Cr(Ⅵ)行为 299
6.2.4 吸附剂的解吸再生 307
6.2.5 动态柱结果 308
6.2.6 吸附机理 308
6.2.7 小结 313
6.3 除Cr(Ⅵ)颗粒化壳聚糖偶联纳米氧化铁的优选与性能 313
6.3.1 仪器设备与试剂 313
6.3.2 吸附剂的优化制备与表征方法 315
6.3.3 实验方法 316
6.3.4 不同配比吸附剂的物化性能对比 317
6.3.5 优吸附剂的表征 318
6.3.6 Cr(Ⅵ)静态吸附性能 322
6.3.7 小结 331
参考文献 332
第7章 吸附-共沉淀用于水体除磷控藻的中试研究 336
7.1 材料与方法 336
7.1.1 试剂与材料 336
7.1.2 中试试验 337
7.1.3 分析和表征方法 339
7.2 吸附-共沉淀法中试效果 340
7.2.1 对TDP的去除效果 340
7.2.2 对浊度的去除效果 341
7.2.3 水体透明度的变化 343
7.2.4 SiO32-的影响 344
7.2.5 粒径分布变化 345
7.2.6 铁锰残留浓度 346
7.3 药剂成本分析 347
7.4 小结 348
参考文献 348
第8章 研究展望 349
8.1 纳米金属氧化物的规模化生产与应用 349
8.2 纳米金属氧化物的安全性评价和生命周期分析 350
8.3 纳米金属氧化物的多功能性设计 350
8.3.1 氧化性与还原性 350
8.3.2 杀菌性 351
8.4 纳米金属氧化物的工程应用方式 352
8.4.1 颗粒化 352
8.4.2 磁分离 352
编后记 353