随着社会的日新月异,尤其是农业和工业的迅速发展,大量的农药使用和工业废水的不合规排放,导致水体中多种危害因子超标,其中磷元素的过量排放导致了水体富营养化,危机水生生物和人类用水健康。坡缕石和活性炭由于其多孔结构和大的比表面积,并且廉价易得具有良好的经济性,被广泛运用在水处理、环保和农业等领域。但是坡缕石和活性炭本身的吸附性能比较弱,吸附效果不是很理想。本文研究制备了三种吸附剂材料,以磷酸根(PO43-)为目标污染物,分别考察了三种材料的吸附性能和循环再生性能,进行包括温度、时间、初始磷酸盐质量浓度和p H值在内等单因素的影响实验。通过吸附动力学模型方程和热力学模型方程拟合实验数据并分析吸附机理。具体研究结果如下:本文通过简单的共沉淀方法制备了坡缕石负载铁锆二元氧化物磁性吸附材料、活性炭负载氢氧化镧复合材料和氢氧化铈纳米粉末。通过FT-IR、XRD、SEM和BET比表面积分析各材料的结构和形貌,发现坡缕石负载铁锆二元氧化物磁性吸附材料和活性炭负载氢氧化镧复合材料的比表面积远远大于坡缕石和活性炭,这归因于复合材料疏松多孔的表面形态。氢氧化铈纳米粉末本身就具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构。通过单因素影响实验分别考察了接触时间、吸附温度、溶液的p H值、磷溶液的初始质量浓度和干扰阴离子对吸附磷酸盐的过程产生的影响。实验发现三种吸附剂材料对目标污染物均表现出了良好的吸附效果,并且吸附能力远远高于坡缕石和活性炭。三种吸附剂材料对磷酸盐的吸附效果均比较依赖体系的p H值,坡缕石负载铁锆二元氧化物磁性吸附剂和氢氧化铈纳米材料在酸性溶液体系下的展现出良好的吸附能力,并且溶液体系的酸性越强其吸附能力就越强;活性炭负载氢氧化镧复合吸附材料在溶液体系的p H=6左右的条件下达到最佳吸附效果,强酸强碱性的环境都会抑制吸附的进行。循环再生实验研究了三种材料的再生性能。实验表明三种吸附剂均能达到5次的循环使用次数。各吸附材料在碱性条件下的吸附能力很弱,在强碱性环境下容易发生解吸,脱附率较高,从而达到可多次循环使用的经济效益。对实验数据进行了伪一级动力学模型方程、伪二级动力学模型方程、Weber-Morris颗粒内扩散模型方程和Langmuir、Freundlich、Dubinin-Radushkevich、Henry和Temkin热力学吸附等温模型拟合。动力学分析发现三种吸附材料对磷酸盐的吸附过程均符合伪二级动力学模型,表明吸附过程主要是化学吸附。热力学分析结果均符合Langmuir吸附等温模型,表明吸附磷酸盐的过程是以单层的吸附方式进行的。吸附过程均为吸热过程,升高温度有利于吸附的进行。综上所述,坡缕石负载铁锆二元氧化物磁性吸附材料、活性炭负载氢氧化镧复合材料和氢氧化铈纳米粉末三种材料,对磷酸盐均表现出较高的选择吸附性能,并且经济性良好,是现实可行的新型除磷吸附剂。