磁性沸石去除水中磷的性能和機(jī)理研究.pdf

1、近年來(lái)，水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題日趨嚴(yán)峻，成為亟待解決的環(huán)境問(wèn)題之一。磷作為水體富營(yíng)養(yǎng)化的限制性因子，對(duì)其含量控制尤為重要。吸附是一種去除水中磷的常用方法。本文以廉價(jià)天然沸石為吸附劑，通過(guò)有機(jī)改性和無(wú)機(jī)改性改善其吸附性能，同時(shí)，考慮吸附劑的回收再利用問(wèn)題，制備有機(jī)磁性沸石和無(wú)機(jī)磁性沸石，并對(duì)磁性沸石的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行研究。通過(guò)有機(jī)磁性沸石和無(wú)機(jī)磁性沸石對(duì)磷的靜態(tài)吸附和動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，探討其吸附磷的主要影響因素和吸附機(jī)理。
　　首先，通過(guò)溶液浸漬

2、法制備有機(jī)磁性沸石和無(wú)機(jī)磁性沸石，采用物理吸附儀(BET)、X射線衍射分析儀(XRD)、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜儀（FT-IR）、X射線能譜儀(XPS)和電子順磁共振波譜儀(EPR)對(duì)磁性沸石進(jìn)行表征。結(jié)果表明，有機(jī)磁性沸石和無(wú)機(jī)磁性沸石均具有較高的比表面積，其比表面積大小:Mn-Zr-Fe磁性沸石＞Mn-Fe磁性沸石＞Zr-Fe磁性沸石＞PMA-Fe-AI磁性沸石＞TMA-Fe-Al磁性沸石＞BA-Fe-Al磁性沸石。

3、有機(jī)磁性沸石和無(wú)機(jī)磁性沸石均具有較強(qiáng)的磁性，其中BA-Fe-Al、TMA-Fe-Al、PMA-Fe-Al、Zr-Fe、Mn-Fe和Mn-Zr-Fe磁性沸石的飽和磁化強(qiáng)度分別為31.9、26.2、24.8、29.9、18.6、22.4 emu/g。另外，天然沸石、BA-Fe-Al、TMA-Fe-Al、PMA-Fe-Al、Zr-Fe、Mn-Fe和Mn-Zr-Fe磁性沸石的零電荷點(diǎn)(pHzpc)分別為5.3、5.2、5.4、4.5、4.1、5

4、.9、4.3。
　　其次，采用有機(jī)磁性沸石和無(wú)機(jī)磁性沸石吸附磷，考察其對(duì)磷的吸附特性。結(jié)果表明，偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和Langmuir等溫模型更加適合描述有機(jī)磁性沸石和無(wú)機(jī)磁性沸石對(duì)磷的吸附過(guò)程。在308 K，磷初始濃度為35 mg/L時(shí)，BA-Fe-Al、TMA-Fe-Al、PMA-Fe-Al、Mn-Fe、Zr-Fe和Mn-Zr-Fe磁性沸石對(duì)磷的平衡吸附量分別為6.8、7.1、9.7、11.8、8.8和20.9 mg/g。隨著溫度

5、的升高，有機(jī)磁性沸石和無(wú)機(jī)磁性沸石對(duì)磷的吸附量隨之增加。酸性環(huán)境有利于有機(jī)磁性沸石和無(wú)機(jī)磁性沸石吸附磷，堿性環(huán)境會(huì)削弱其對(duì)磷的吸附效果。BA-Fe-Al、TMA-Fe-Al、PMA-Fe-Al、Mn-Fe、Zr-Fe和Mn-Zr-Fe磁性沸石吸附磷的最佳投加量分別為2.5、1.0、1.0、1.0、1.0、1.0g/L。隨著共存離子的濃度增加，有機(jī)磁性沸石和無(wú)機(jī)磁性沸石對(duì)磷的吸附量隨之減少，其中CI-對(duì)有機(jī)磁性沸石和無(wú)機(jī)磁性沸石吸附磷的影

6、響最小，HCO3對(duì)有機(jī)磁性沸石和無(wú)機(jī)磁性沸石吸附磷的影響最大。
　　最后，對(duì)有機(jī)磁性沸石和無(wú)機(jī)磁性沸石的再生性能和動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考察。結(jié)果表明，有機(jī)磁性沸石和無(wú)機(jī)磁性沸石具有較好的再生能力，并且可以多次循環(huán)利用。BA-Fe-Al、TMA-Fe-Al、PMA-Fe-Al、Mn-Fe、Zr-Fe和Mn-Zr-Fe磁性沸石經(jīng)過(guò)六次吸附-脫附循環(huán)后，仍為第一次平衡吸附量的64.8％、75.1％、77.4％、66.7％、64.2％和76.