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景观水体的富营养化已日益成为一个全球性的水环境污染问题,如何有效防治水体富营养化及“水华”的产生,称为目前环境领域的研究前沿和热点。本文通过浸渍法和成型技术制备锆负载凹凸棒石(Zr-ATP)颗粒除磷吸附剂,去除富营养化水体中的磷,降低磷含量,打破水中氮磷比例,最终达到治理景观水体富营养化的目的。主要研究了Zr-ATP颗粒吸附剂的最佳制备条件、除磷吸附性能及机理,为含磷废水治理及环境复合吸附剂的研究奠定理论基础。相关研究表明:凹凸棒石是一种含水富镁铝的层链状硅酸盐,具有大的比表面积、特殊的孔道结构等特点,使其具备良好的吸附性能。通过碱、酸及微波等改性可得到高吸附效率的除磷吸附剂,但在吸附容量和吸附速率方面仍有提升空间。锆具有良好的吸附性能,在溶液中可形成四聚体Zr4(α-OH)8(β-OH)8(H2O)·x H2O,对水中PO43-、F-等阴离子具有较强的吸附性,可利用锆负载凹凸棒石,提高吸附剂的吸附容量及速率。但是在实际工程时,粉末状吸附剂因易流失、难回收、难分离、易堵塞滤料、增大浊度等缺陷,使其应用具有局限性。针对上述问题,本课题开展了相关的研究。实验结果显示,Zr-ATP粉末吸附剂的最佳制备条件为:Zr溶液浓度为0.2mol/L,凹凸棒石与Zr溶液固液比为1:2,浸渍陈化时间为12h,焙烧温度为100℃。实验所得粉末吸附剂对磷的吸附效率可高达99.9%,单位吸附容量为9.99mg/g(以磷计)。XRD、FTIR和SEM表征结果显示锆成功负载于凹凸棒石上,低温下以非晶体状态存在,对凹凸棒石结构没有造成影响。通过挤压成型技术对粉末状吸附剂进行成型造粒,结果显示,Zr-ATP颗粒吸附剂制备过程中影响因素的主次顺序可定为:Na2Si O3>PVA>Al2O3>S:L;最佳制备条件为Zr-ATP:Na2O3:α-Al2O3=5:1.6:2.5 g,PVA(SA)5%(wt),S:L=3:5.5;所得颗粒吸附剂具有良好的耐冲刷性能和较强的机械性能,颗粒平均抗压强度可达到57.32kg/cm2。在常温下,p H为1~5范围内,当投加量为4g/100ml时,Zr-ATP颗粒吸附剂对20mg/l的模拟含磷废水具有良好的吸附效果,可高达97%,单位吸附容量可达7.5mg/g。同时,吸附剂在氮磷共存水体中,对二者均具有较好的吸附效果,其中,磷酸盐去除效率高达95%,吸附平衡时间为6 h;氨氮去除效率高达79%,吸附平衡时间为10 h。针对西安市兴庆湖及劳动公园水体,利用Zr-ATP颗粒吸附剂对两处湖泊水进行小试处理,处理前两处水体均处于重营养化状态,处理后水体中未检测出氮和磷,意味着该吸附剂对景观水体中的氮和磷具有较高的吸附性能,是一种值得进一步深入研究的新型富营养化修复剂。