金屬鋯-殼聚糖-膨潤(rùn)土復(fù)合物去除水體中氮磷的研究.pdf

1、源自于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活中大量富含氮磷的污水排入水體，引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化。眼前當(dāng)務(wù)之急就是要找到行之有效的方法降低氮磷的排放濃度，使之達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)脫氮除磷主要采用物理法、化學(xué)法和生物法。生物法成本相對(duì)較低，但穩(wěn)定性差，且容易受到外界環(huán)境的影響。吸附法因其高效快捷、無(wú)二次污染、可實(shí)現(xiàn)氮磷資源的回收等優(yōu)點(diǎn)，正受到世界各國(guó)的普遍關(guān)注。
　　殼聚糖(CTS)是自然界中第二大可再生資源，被廣泛地用于處理陰離子污染物，但其性質(zhì)不

2、穩(wěn)定，本課題制備了兩種成本低廉、性能優(yōu)良的吸附劑，分別用于氮磷的吸附。以殼聚糖季銨鹽(HACC)為基體，引入Zr(Ⅳ)對(duì)其進(jìn)行負(fù)載支撐，形成空間立體結(jié)構(gòu)，然后加入BT進(jìn)行進(jìn)行插層交聯(lián)，制備出交聯(lián)HACC/Zr(Ⅳ)/BT復(fù)合物，用于去除水體中的磷酸根。將CTS加入預(yù)先制備好的Zr(Ⅳ)/BT復(fù)合物中，并用GLA進(jìn)行交聯(lián)得到交聯(lián)CTS/Zr(Ⅳ)/BT復(fù)合物，將其用于去除水體中的硝酸鹽氮。利用FTIR、XRD和SEM技術(shù)分別對(duì)兩種吸附劑進(jìn)

3、行表征，并對(duì)兩種吸附劑的制備條件、吸附性能及吸附機(jī)理等進(jìn)行探究，同時(shí)考察了投加量、氮磷的初始濃度、pH值、共存陰離子、吸附時(shí)間和溫度等因素對(duì)吸附過程的影響，并借助吸附等溫線、吸附動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)對(duì)吸附特征進(jìn)行了探討。得出如下主要結(jié)論。
　　交聯(lián)HACC/Zr(Ⅳ)/BT復(fù)合物吸附磷酸根:增加pH值，常見共存陰離子如Cl-、HCO3-、CO32-、SO42-的存在都會(huì)抑制磷酸根的吸附。吸附可在5min內(nèi)迅速達(dá)到平衡，動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)能很好地

4、用準(zhǔn)二階動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行擬合。吸附等溫線數(shù)據(jù)能較好地用Langmuir和Freundlich進(jìn)行擬合，在293K和自然pH，最大單層吸附容量為65.35mg/g。熱力學(xué)參數(shù)表明吸附是自發(fā)放熱的。磷酸根在交聯(lián)HACC/Zr(Ⅳ)/BT復(fù)合物上的吸附機(jī)制包括靜電吸引、配位體交換和氫鍵的形成。
　　交聯(lián)CTS/Zr(Ⅳ)/BT復(fù)合物吸附硝酸鹽氮:pH偏酸性或偏堿性均不利于硝酸鹽氮的吸附。共存陰離子CO32-、HCO3-、SO42-、Cl-

5、的存在會(huì)嚴(yán)重的抑制硝酸鹽氮在該復(fù)合物的吸附，抑制的順序由強(qiáng)到弱依次為CO32＞HCO3-＞SO42-＞Cl-。該吸附過程能夠15min內(nèi)快速達(dá)到平衡，動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)能很好的用準(zhǔn)二階動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行擬合。Langrnuir模型能很好地被用來(lái)擬合等溫線數(shù)據(jù)，在293K和自然pH下，最大單層吸附容量為14.18mg/g。熱力學(xué)參數(shù)表明吸附過程是自發(fā)的、放熱的。吸附過程以化學(xué)吸附為主，硝酸鹽氮在交聯(lián)CTS/Zr(Ⅳ)/BT復(fù)合物上的吸附機(jī)制主要包括配