改性普鲁兰复合吸附剂的除磷性能及机理研究

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磷是引起水体富营养化的关键因素,随着磷化工产品的广泛应用以及人类对环境资源开发利用的日益增加,大量含磷化合物流入水体,破坏自然生态平衡,水体发生富营养化。对于污水除磷方法有大量的研究,其中吸附法因吸附量大、除磷率高、对低磷浓度的污水处理效果好而成为污水除磷的主要方向。改性普鲁兰复合吸附剂(以下称为MgOP吸附剂)制备工艺简单、成本低廉、具有优越的脱氟性能,但目前没有该吸附剂用于除磷的研究。本课题则主要评估MgOP复合吸附剂对含磷污水的处理效果。  本文通过静态实验中考察了固液比、pH、浓度、温度、时间、竞争离子等因素对MgOP吸附剂去除磷酸盐过程的影响。结果表明,在固液比为1.2g/L,磷酸盐浓度为10mg/L,pH=5.0,反应时间为100min时,MgOP吸附剂对磷的去除率高达98.5%,相应吸附量为8.206mg/g;氟离子对该过程有明显竞争作用。通过动力学模型和热力学模型对实验数据进行拟合,结果表明MgOP吸附剂符合二阶动力学模型和离子内扩散模型。在热力学上符合Langmuir等温线,说明该反应是一个自发、吸热的反应。在此基础上利用响应曲面法得出了吸附量与各影响因素间的回归方程,优化得到最佳吸附参数为:加药量0.04g,溶液pH=9.0,初始磷浓度15mg/L,温度43℃,最大吸附量为18.15mg/g。  本文还通过动态实验考察了床层质量、进水流量和初始磷酸盐浓度、初始pH对穿透曲线的影响,确定了固定床反应器的最佳运行参数,并研究了几种数学模型对吸附穿透曲线的拟合效果。最后通过解吸再生实验研究了MgOP吸附剂的循环再生能力,确定了该吸附剂的最佳解吸条件,证明其具有较高的可循环利用性,为该吸附剂的实际应用奠定了基础。
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