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近年来,水体富营养化问题越来越严重,是国内外关注的重要环境问题之一。磷是导致水体富营养化的主要因素,只有去除水体中的磷才能解决目前面临的水环境问题。目前的除磷方法中使用最多的是吸附法,寻找到一种高性能吸附剂尤为重要。因此,本文采用人工合成水铁矿Ferror Mox(FM)作为处理含磷废水的吸附剂,通过静态吸附和动态吸附实验探索其吸附理论。(一)通过静态吸附实验考察该材料作为除磷吸附剂的效果,研究了不同因素对FM除磷效率的影响,并对其吸附除磷的机制进行了研究。所得结论如下:(1)利用SEM、EDS、XRD、FTIR和Raman等表征方法确定FM主要成分为无定形状态的2L水铁矿,主要元素是Fe、O、Si和Ca,FM主要是以羟基铁的形式存在;通过XPS对吸附前后的FM进行分析可知,磷在FM表面的吸附存在形式主要是HPO42-(中性条件)、H2PO4-(酸性条件)、HPO42-和羟基磷酸钙(碱性条件),并且在酸性环境中FM表面磷原子的增长量最多,也证实了在酸性环境中,FM吸附效果相对较好。(2)通过静态吸附实验可知,在吸附时间为60 min、磷酸盐溶液初始pH为2、相对投加量为7 g/L、温度是25℃、初始含磷浓度是10 mg/L、溶液体积为50mL的条件下,磷酸盐的去除率达到99.14%;在不同温度条件下的吸附等温式均满足Langmuir等温吸附模型,相关系数达到0.95以上;由热力学参数可知,FM吸附除磷反应属于自发(式)的吸热反应;FM吸附除磷反应用准一级动力学模型和准二级动力学模型均可以描述;通过再生实验可知,用0.1 mol/L的氢氧化钠溶液可以使99%左右吸附在FM上的磷解吸下来。(二)通过动态实验,考察了流速、吸附柱高度、溶液初始pH及溶液初始浓度等吸附柱参数对FM吸附穿透曲线的影响、动态吸附模型对实验数据的拟合曲线以及吸附柱再生性能。所得结论如下:FM吸附除磷穿透曲线随着流速的增加,穿透曲线逐渐变陡,产水量逐渐减少;随着吸附柱高度的增加,吸附穿透曲线逐渐平缓,达到穿透点及耗竭点的时间逐渐延长;随着溶液初始浓度的增加,吸附穿透曲线逐渐向左移动,吸附曲线的穿透时间和吸附饱和时间均会缩短;在弱酸性条件下,FM的除磷效果更好。通过Adam’s-Bohart、Yoon–Nelson和BDST吸附模型对FM动态吸附穿透曲线进行拟合可知,Adam’s-Bohart模型对运行初始阶段拟合效果较好;Yoon–Nelson模型对运行后期拟合效果较好;BDST模型可以成功预测出流速,对工程应用起到一定参考作用。通过对吸附柱再生及重复利用性实验可知,FM是一个再生性能好、可重复利用的吸附材料。