水体富营养化是全球瞩目的水环境问题之一,其主要原因是水体中氮、磷等营养盐的过度累积导致浮游藻类的大量增殖。目前普遍认为,在控制外源污染输入的基础上,降低水中氮、磷浓度和抑制底泥内源氮磷释放是控制富营养化发生的有效途径。本文采用天然沸石和粉煤灰为原材料,通过碱、盐改性和高温煅烧二次改性制备出一种多孔吸附材料,并通过变压吸附进行载氧,最终得到新型复合功能材料。本研究旨在通过研发同时具备氨氮和磷高效吸附性能以及较强载氧性能的新型复合功能材料,并将其在室内和野外原位进行实际应用,最终实现富营养化水体中氨氮和磷浓度降低,同时修复底部厌氧环境,逆转氧化还原条件,有效控制内源污染物向水体的二次释放风险。研究表明,通过碱、盐改性,使材料表面负载上阳离子,增加了吸附氮磷能力,高温煅烧改性有效地提高了材料的比表面积和孔隙率,增加材料载氧性能,变压吸附载氧使材料形成“吸附+载氧”的复合功能。主要结果如下:(1)本文通过正交试验,确定了材料MZFA的最佳制备条件:m(沸石):m(粉煤灰)=3:2,焙烧温度为800℃,焙烧时间为150 min,升温速率为10℃/min。四种影响因素的强度为:焙烧时间>焙烧温度>m(沸石):m(粉煤灰)>升温速率。(2)通过筛选确定最佳碱盐改性条件:氢氧化钠溶液和氯化铝溶液的浓度分别为1 mol/L和1 mol/L、改性时间均为24 h、固液比为1:6。(3)经过改性使得MZFA比表面积达到52.86 m2/g,且以介孔为主,相比原始材料,改性后MZFA负载上了金属元素(钠和铝)。(4)为了更好地验证实验数据,本文使用了 Langmuir和Freundlich两种吸附等温方程来拟合,结果显示:MZFA对氨氮和磷的吸附过程符合Langmuir吸附等温模型,吸附剂在吸附过程中与吸附物相互作用。(5)通过在北京颐和园后湖的实际应用,证明了 MZFA复合功能材料投加到沉积物-水界面可以有效改善沉积物-水界面的氧环境,抑制沉积物中的磷向水体释放,有效改善水体的富营养化程度。