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水体富营养化是指过量的营养元素如氮、磷等进入水体后,引起藻类等初级生产者大量增殖、水体溶解氧下降,最终导致鱼类及其他水生生物大量死亡的现象。工业废水和生活污水是当前水体中过量磷的主要来源,因此,废水除磷是防止水体富营养化的重要途径。吸附法除磷具有稳定性好、成本较低、占地面积小和可回收磷等特点,尤其适用于农村等分散型生活污水处理领域。将活性氧化铝和海绵铁用于废水除磷已有一些报道,但仍缺乏系统性的研究如动态条件下的吸附效果、吸附产物分析、再生以及对实际污水的处理效果等。针对以上问题,本文采用活性氧化铝和海绵铁两种吸附剂,分别探讨其对含磷废水的吸附效果及影响因素,同时开展了解吸再吸附实验,并通过多种表面分析技术探讨其吸附机理,以期为分散型生活污水除磷提供经济可行的方案。 静态吸附试验结果表明:固液比对活性氧化铝和海绵铁的除磷效果影响很大,为了达到排放要求同时避免材料的浪费,活性氧化铝和海绵铁的最佳固液比分别为5 g·L-1和10 g·L-1;溶液的pH决定了溶液中磷的存在形态以及吸附材料的表面理化特性,活性氧化铝和海绵铁均在酸性条件下吸附效果更好;活性氧化铝和海绵铁吸附除磷过程可用准二级动力学方程来表述,相关系数均在0.99以上;活性氧化铝和海绵铁吸附除磷等温线符合Langmuir和Freundlich吸附等温线,其拟合饱和吸附量分别为14.43 mg·g-1和4.70 mg·g-1。 动态吸附实验结果表明:升高溶液pH、增大进水流速、增大溶液初始浓度均会缩短磷的穿透时间。吸附饱和后的活性氧化铝可以采用硫酸铝溶液进行再生,再生效率达到90%以上。 EDS和XPS的分析结果表明,吸附后的活性氧化铝和海绵铁有磷存在;吸附后活性氧化铝的表面有磷酸铝生成,吸附后的海绵铁表面有磷酸铁生成,其吸附机理可能为静电引力、配位吸附以及化学沉淀。 分别用活性氧化铝和海绵铁两种材料处理生活污水,发现二者对总磷的去除效果均明显优于常规基质如石子、河沙、沸石。当生活污水通过吸附柱时,活性氧化铝和海绵铁的出水pH显著提高至9~10之间。因此在实际应用中需要结合实际情况选择耐碱性植物或者将其设置于不影响微生物和植物生长的位置。