鋯、鐵氧化物改性活性炭纖維的制備及其除磷性能的研究.pdf

1、磷是一種動植物和人體必需的營養(yǎng)元素，具有十分重要的生理功能。然而，隨著工業(yè)生產(chǎn)和人類活動日益加劇，過量的磷進(jìn)入水體將導(dǎo)致藻類等迅速繁殖，造成水體富營養(yǎng)化，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。因此，磷污染越來越受到人們的關(guān)注。
　　目前，主要的含磷廢水處理方法有化學(xué)沉淀法、生物法以及吸附法。吸附法是一種在水處理中廣泛應(yīng)用的技術(shù)，它具有處理設(shè)備簡單、運(yùn)行可靠、不易產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。選用價(jià)格成本低、制備方法簡單、吸附容量大以及容易脫吸附再生的吸附

2、劑一直是國內(nèi)外專家研究的重點(diǎn)。鐵氧化物及鋯氧化物具有很強(qiáng)的磷吸附能力，且具備性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。活性炭纖維(ACF)具有巨大的比表面積，發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，是一種性能顯著的環(huán)境友好材料，被廣泛應(yīng)用于水污染處理技術(shù)中。本研究擬采用共沉淀法，用鋯、鐵氧化物對活性炭纖維表面進(jìn)行改性，制備出一種新型除磷吸附劑(ACF-ZrFe），以實(shí)現(xiàn)磷的高效去除。本文綜合運(yùn)用單因素實(shí)驗(yàn)與正交實(shí)驗(yàn)對ACF-ZrFe的制備條件進(jìn)行優(yōu)化

3、，研究了吸附反應(yīng)條件(吸附劑投加量、初始磷濃度、反應(yīng)溫度、溶液 pH、干擾離子)對ACF-ZrFe的除磷性能的影響；考察了影響 ACF-ZrFe的再生效率的因素；同時利用環(huán)境掃描電鏡(ESEM)、傅里葉變換紅外光譜分析(FT-IR)以及 X射線光電子能譜分析(XPS)對吸附劑表面性質(zhì)進(jìn)行了探究。主要結(jié)論如下：
　　(1)用共沉淀法合成了鋯、鐵氧化物的活性炭纖維除磷吸附劑，實(shí)驗(yàn)表明ACF-ZrFe具有良好的磷吸附性能。
　　(

4、2)運(yùn)用正交法優(yōu)化了ACF-ZrFe的制備條件，該最佳制備條件為：鋯鐵摩爾比為7:3，浸漬液中鋯鐵總濃度為0.1 mol/L，超聲處理時間為10 min。
　　(3) ACF-ZrFe的靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)表明：在其他反應(yīng)條件一定的情況下，ACF-ZrFe的投加量增加、磷初始濃度的增加以及溫度的升高均能使其對磷的單位吸附量增加。pH對ACF-ZrFe的磷吸附反應(yīng)具有重要影響。NO3-、SO42-、F-和Cl-等共存陰離子對ACF-ZrFe

5、吸附磷酸鹽有一定抑制作用，其作用的強(qiáng)弱順序?yàn)椋篎->NO3->Cl->SO42-。
　　(4) ACF-ZrFe的磷吸附反應(yīng)等溫曲線符合 Langmuir模型，準(zhǔn)二級反應(yīng)動力學(xué)模型可較好描述 ACF-ZrFe的磷吸附過程。
　　(5) HNO3、NaOH以及 NaCl這三種溶液對ACF-ZrFe均具有一定的再生效果，當(dāng)脫吸附時間16 h，脫吸附溶液的濃度為0.1 mol/L時，這三種溶液對ACF-ZrFe再生效果的影響強(qiáng)弱順