【摘 要】
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磷是造成水体富营养化的主要因素,过量的磷元素会导致水体富营养化发生。近年来,吸附法在污水处理领域得到了广泛的研究和应用。坡缕石由于其价格和结构等优势常被用作除磷吸附剂。本研究通过共沉淀法和热处理法制备镧和镁改性的坡缕石（LMPA）,并对LMPA的吸附性能以及磷回收进行研究。主要研究内容及结论如下:首先,对改性坡缕石的制备条件进行优化,并对最优制备条件下的材料进行表征,结果表明,合成材料的镧元素与镁
【基金项目】
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河北工业大学学科建设经费（No.209604230）；
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磷是造成水体富营养化的主要因素,过量的磷元素会导致水体富营养化发生。近年来,吸附法在污水处理领域得到了广泛的研究和应用。坡缕石由于其价格和结构等优势常被用作除磷吸附剂。本研究通过共沉淀法和热处理法制备镧和镁改性的坡缕石（LMPA）,并对LMPA的吸附性能以及磷回收进行研究。主要研究内容及结论如下:首先,对改性坡缕石的制备条件进行优化,并对最优制备条件下的材料进行表征,结果表明,合成材料的镧元素与镁元素的摩尔比为1:3时,经共沉淀法和700℃热处理制备的LMPA复合材料的吸附表现最佳。LMPA复合材料表面La和Mg分布均匀,活性位点分布均匀,磷酸盐在LMPA复合材料上的吸附主要是通过表面络合作用,其中金属结合羟基和金属氧化物基团起着重要作用。LMPA复合材料的零电荷点p H为10.1,因此,在p H＜10时,磷酸盐的静电吸引是通过LMPA复合材料表面的质子化来促进的。其次,静态吸附实验表明LMPA复合材料对磷酸盐的吸附过程倾向于非线性过程,吸附过程自发进行,升高温度有利于反应的进行,且吸附过程是熵增大的过程。当生成的沉淀产物的溶度积低于La PO4和Mg3（PO4）2的溶度积时,阴离子对LMPA复合材料吸附磷酸盐过程的干扰较大。反应温度为25℃符合实际处理温度且此温度下LMPA复合材料表现出较强的吸附能力,吸附剂的投加量为1.0 g/L可以最大限度地提高磷酸盐的平衡吸附容量。LMPA复合材料对实际废水中磷酸盐的吸附表现良好,吸附后溶液中镧离子和镁离子的浸出量在废水处理中是足够安全的。随后探究了LMPA复合材料的脱附再生性能及磷回收。在浓度为20 mg/L的磷酸盐溶液中达到吸附饱和的LMPA复合材料表面有超过90%的磷酸盐能够脱附下来,在浓度为100 mg/L的磷酸盐溶液中达到吸附饱和LMPA复合材料表面大约有75%的磷酸盐能够脱附下来,经过5次再生循环实验后,LMPA复合材料对磷酸盐的平衡吸附量最终分别降至86.40%和72.75%。最后,探究LMPA复合材料在固定床反应器中对磷酸盐的吸附效果。单因素吸附动态实验表明,床层质量的增加会延长材料到达穿透点所需的时间,运行流量和初始磷酸盐浓度的增大会缩短材料到达穿透点所需的时间。
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