论文部分内容阅读
随着我国工业和农业的快速发展,过量的磷通过污水排放和径流进入河涌是导致水体富营养化的重要原因,如何有效消除河涌水体的磷污染一直是研究的热点。在诸多除磷技术中,吸附法因其操作简单,去除效率高,吸附速率快,能使水中磷含量降到较低水平且不产生二次污染,以及潜在的磷回收等优势,受到了广泛的关注。本研究选用废弃的污水厂剩余污泥为原料,利用污泥热解技术制备生物炭,并对其进行改性,制备了具有高吸附容量的生物炭复合材料用作新型除磷吸附剂,实践“以废治废”的绿色循环理念。采用多种分析手段表征生物炭复合材料的理化性质,研究其吸附除磷性能,主要研究内容和结果如下:（1）通过热解技术,制备了一种载锆废弃污泥生物炭（Zr-WSB）。采用扫描电子显微镜（SEM）、比表面及孔径分析仪（BET）、红外光谱仪（FTIR）、X-射线粉末衍射仪（XRD）、热重分析仪（TGA）表征其形貌、比表面积及孔径分布、组成、结构、热稳定性进行表征。结果表明负载的锆主要以氧化锆形式存在,大幅提供磷吸附位点。系统研究金属负载量、吸附剂投加量、初始溶液p H、共存物质等因素对Zr-WSB吸附磷的影响及吸附特性。结果表明Zr-WSB吸附磷的最佳p H为2,水中共存离子(SO42-、CO32-)对Zr-WSB的吸附能力有一定程度的影响。准二级动力学模型能更好地拟合动力学数据。Langmuir模型能很好地描述磷在Zr-WSB上的吸附行为。Zr-WSB在去除实际污水中的磷方面有较大潜力。（2）为了进一步提高污泥生物炭的处理效果,将竹子和废弃污泥共热解制备生物炭并负载碳酸镧,制得碳酸镧修饰的共热解污泥生物炭（La2（CO3）3-CWSB）。表征结果表明成功地引入到生物炭复合材料中,与单纯碳酸镧修饰的污泥生物炭（La2（CO3）3-WSB）和锆修饰的污泥生物炭（Zr-WSB）相比,具有更高的比表面积。吸附试验结果表明:在三种材料中,具有较高磷吸附能力,的磷吸附能力次之,Zr-WSB的吸附能力最弱;修饰生物炭可以减小体系p H对除磷过程的影响,和的吸附磷的最佳p H范围为4-7,而p H对Zr-WSB的除磷的能力的影响较大;水中共存离子和天然有机物对磷的吸附影响较小。准二级动力学模型能较好地描述的吸附动力学实验结果,证明吸附过程由化学吸附主导。Langmuir模型能较好地拟合吸附等温线实验结果,表明单分子层吸附为吸附磷的主要形式。针对实际低浓度含磷污水,对磷的去除率达95%以上,具有良好吸附能力。