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硝酸根(NO3-)和磷酸根(PO43-)等阴离子污染物是水体中常见的污染组分,过量的NO3-和PO43-排入水体会造成严重的水体富营养化问题,并对人类健康产生影响。基于它们负电性的特点,许多学者研究利用静电作用吸附去除水体中的硝酸根和磷酸根。本研究以农业废弃物玉米秸秆为原料,通过碱化预处理、醚化交联和季铵化反应制备出改性玉米秸秆吸附剂(Modified Corn Straw,MCS),并研究了NaOH碱液预处理浓度和季铵化反应温度对改性效果的影响,优化了改性方法。在此基础上研究了MCS吸附去除NO3-和PO43-的特性和机理。取得的研究成果主要包括:(1)通过改变单个因素的改性条件对改性玉米秸秆吸附剂(MCS)制备过程中的关键步骤进行优化研究,考察它们对改性效果的影响。从改性效果和环境及经济效益两方面进行分析,本研究方法中碱化预处理步骤中较适宜的NaOH溶液浓度是10%(W/V),适宜的季铵化反应温度是80℃。利用元素分析、比表面积分析、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和固态核磁共振碳谱(13C-NMR)等表征方法,对MCS改性前后的元素组成、比表面积、表面形貌和主要功能基团进行对比分析。结果表明改性后MCS的比表面积从4.820 m2/g上升至7.266 m2/g,总含氮量为1.92%,理论吸附容量为1.37 mEq·g-1。对比改性前后玉米秸秆的FT-IR和13C-NMR图谱,可以证明经过改性,MCS的结构骨架仍然主要是纤维素,化学改性过程成功地将大量季铵基引入玉米秸秆结构中。(2)通过批吸附实验,从吸附影响因素、吸附热力学和吸附动力学的角度分别探究了MCS吸附去除NO3-和PO43-的特性。MCS吸附NO3-和PO43-反应迅速,平衡时间少于20 min,吸附过程受pH影响显著,在pH为4~8的范围内吸附效果最好。MCS对NO3-和PO43-的吸附符合Langmuir吸附等温模型,对硝酸根和磷酸根的最大吸附容量分别为19.9 mg/g和0.164 mg/g。其吸附过程符合拟二级动力学模型,证明吸附速率与驱动力的平方成正比。(3)MCS对水体中常见阴离子的吸附能力顺序依次为SO42->NO3->PO43->Cl-,其对阴离子的吸附去除机理主要是静电吸附作用和离子交换作用。通过成本和性能的分析对比,证明MCS成本低廉,污染负担小,具有较好的实用性。本改性方法大幅提升了玉米秸秆对硝酸根和磷酸根的吸附能力,且具有成本低廉、环境友好的优点。