鐵-生物炭復(fù)合材料的制備及對(duì)水中磷的吸附性能的研究.pdf

1、工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展使得大量的外源營(yíng)養(yǎng)鹽輸入環(huán)境，加速了水體的富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程，對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，影響水資源的有效利用。為尋求環(huán)境友好、價(jià)格低廉的新型磷吸附材料，本文使用秸稈來(lái)源的生物炭作為原材料，制備復(fù)合型吸附劑去除水中磷酸鹽，為生物炭在廢水除磷領(lǐng)域的技術(shù)化應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，為水中磷酸鹽的回收利用提供了新思路。
　　本文分別利用擠出-滾圓法和輥壓機(jī)壓片-切割法將生物炭制成顆粒狀。清水溶出實(shí)驗(yàn)和表征結(jié)果顯示，壓片-切割法得到的

2、粒狀生物炭（Bg-3）可以應(yīng)用于水相并易于回收，而成粒過(guò)程產(chǎn)生的額外孔道有利于增加生物炭的吸附容量。為進(jìn)一步提高吸附劑的除磷率，本文通過(guò)化學(xué)沉淀法在粒狀生物炭的內(nèi)外表面負(fù)載鐵氧化物。SEM、TEM（EELS）、BET、XRD和 XPS等多種表征結(jié)果表明，負(fù)載的Fe主要以FeOOH和Fe2O3的形式存在，大幅提高了吸附劑的比表面積和孔體積，并提供了吸附劑中主要的磷吸附位點(diǎn)。載鐵粒狀生物炭（Bg-FO-1）對(duì)水中磷的去除率達(dá)到了96.3％（

3、初始磷酸鹽濃度為20mg/L），動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的擬合度最高。在此基礎(chǔ)上，研究中使用酸、堿和表面活性劑加熱浸漬等多種手段改性生物炭，改善生物炭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表面理化性質(zhì)。結(jié)合表征和吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果，NaOH溶液氧化改性后的載鐵粒狀生物炭（Bg-OH-FO）是最為高效的磷吸附劑，磷酸鹽去除率為99.2%。最后，為進(jìn)一步了解吸附劑對(duì)水中磷的吸附特性和吸附機(jī)理，本文對(duì)篩選得到的Bg-OH-FO進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)。靜態(tài)吸附結(jié)果顯示

4、在反應(yīng)體系的pH值為4左右時(shí)吸附效果最佳。在干擾離子的實(shí)驗(yàn)中，離子對(duì)磷酸鹽吸附過(guò)程的影響從高到低的排列次序?yàn)椋篠O42-＞NO3-＞Cl-。而溫度越高或進(jìn)水濃度越大，對(duì)應(yīng)的吸附容量越高，表明吸附過(guò)程為吸熱反應(yīng)。熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與Freundlich吸附等溫線(xiàn)擬合度最好。在動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)中，改變Bg-OH-FO填充的固定床的操作條件，對(duì)應(yīng)的穿透曲線(xiàn)的變化表明，進(jìn)水流量的增大和床層高度的增加會(huì)導(dǎo)致固定床的總?cè)コ食氏陆第厔?shì)。經(jīng)動(dòng)力學(xué)模型擬合，T