改性活性氧化铝的制备及其吸附磷性能研究

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磷是导致水体富营养化的重要因素。为了提高活性氧化铝对磷酸盐的吸附性能,采用改性剂对活性氧化铝表面进行改性,提高其对磷酸盐的吸附效果。   本试验以活性氧化铝为载体,分别以氯化钙、硫酸铝和氯化铁为改性剂,采用浸渍-高温活化法制备了氯化钙改性活性氧化铝和硫酸铝改性活性氧化铝,采用碱性沉积法制备了氯化铁改性活性氧化铝。通过改性前后活性氧化铝比表面积的测定、扫描电子显微镜的拍照以及X射线衍射仪的测定,对改性前后活性氧化铝的表面理化特性进行了表征和分析。结果表明:与改性前活性氧化铝相比,氯化钙改性活性氧化铝、硫酸铝改性活性氧化铝和氯化铁改性活性氧化铝的比表面积有所增大,分别提高了13.0%、14.2%和23.5%。改性后的活性氧化铝表面粗糙度明显增大,孔径减小,钙盐改性活性氧化铝表面增加了新的成分CaO;铝盐改性活性氧化铝表面的杂质更少,主要成分是Al2O3;铁盐改性活性氧化铝表面增加了新的成分Fe2O3。   以含PO43-的水溶液为处理对象,考察了改性前后活性氧化铝对PO43-的吸附性能。试验结果表明:三种改性活性氧化铝对PO43-的吸附量随时间的增大而提高,最佳吸附时间均为4小时;pH值是影响吸附性能的主要因素,在pH=6的条件下,钙盐、铝盐、铁盐改性活性氧化铝对PO43-的吸附效果最好,吸附量分别为5.37mg/g、6.47mg/g和4.96mg/g,与改性前相比,吸附量分别提高了19.3%、43.8%和10.2%,pH值过高或者过低,三种改性活性氧化铝对PO43-的吸附量都有不同程度的降低;磷酸盐初始浓度也是影响改性活性氧化铝除磷效果的重要因素之一;处理20mg/L的含磷废水,经氯化钙、硫酸铝和氯化铁改性的三种活性氧化铝的最佳投加量为4.0g/L、3.0g/L和5.0g/L。   根据三种改性活性氧化铝吸附PO43-的试验数据,对改性活性氧化铝吸附PO43-的机理、吸附等温线和吸附动力学行为进行了初步分析和探讨。分析结果表明:三种改性活性氧化铝对PO43-的吸附以化学吸附为主,物理吸附为辅;对PO43-的吸附均与Langmuir吸附模型吻合性较好;吸附过程更好的符合准二级反应动力学模型。
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