多孔氧化鎂與鋅鋁水滑石的制備及吸附除磷研究.pdf

1、磷是自然水體中生物和化學過程的重要營養(yǎng)素之一。大量的磷酸鹽隨著生活污水、工業(yè)廢水以及農(nóng)藥化肥的排放與流失進入水體，導致水環(huán)境生態(tài)平衡的破壞，引起水體富營養(yǎng)化。目前，已有各種物理化學技術(shù)(石灰，鋁鹽和鐵鹽的化學沉淀法；結(jié)晶；電化學；反滲透；離子交換)和生物處理方法(phostrip側(cè)流除磷；A/O；A2/O；Bardenpho；SBR等主流除磷工藝)應用于水體除磷；而吸附處理技術(shù)具有占地面積小、工藝簡單、無二次污染等優(yōu)點，并可用于收集和回

2、收磷，因而對于水體中磷的處理和資源化利用具有重要意義。
　　 本論文以無機多孔材料為導向，通過簡便易行的方法，制備了多孔金屬氧化物和水滑石材料，分別探討了其作為水中除磷吸附劑的性能。首先，以聚苯乙烯磺酸鈉(sodium poly(4-styrenesulfonate)，簡稱PSS)作為結(jié)構(gòu)導向劑，通過簡單的沉淀反應和煅燒處理，制備出了多孔氧化鎂微球材料。通過X射線衍射(XRD)，掃描電鏡(SEM)，氮氣吸附-脫附等溫裝置，傅立葉

3、變換紅外光譜(FT-IR)對制得的樣品進行了表征。PSS對氧化鎂微球的形成具有關(guān)鍵作用，PSS的存在使得氧化鎂由無規(guī)則聚集的納米顆粒向微球狀轉(zhuǎn)變，在微球表面存在三個級別的孔結(jié)構(gòu)：小介孔(約2-5 nm)、大介孔(約10-50nm)、大孔(50-250nm)。并對所制得的樣品進行了水中磷酸鹽的靜態(tài)吸附實驗研究，結(jié)果表明，隨著吸附時間的延長，氧化鎂對磷的吸附量逐漸增大，當吸附時間為24h時基本上達到吸附平衡，準二級動力學方程和顆粒內(nèi)擴散模型

4、都能很好地描述吸附動力學過程。Langmuir模型能更好地描述其吸附等溫曲線，在純水中及濃度為1.0 g·L-1PSS下制得的氧化鎂樣品對磷酸鹽的吸附容量分別為3.17 mg·g-1和75.13mg·g-1。吸附性能的顯著提高是由于制得的多孔氧化鎂樣品具有獨特的分等級多孔結(jié)構(gòu)和高的比表面積。
　　 然后，以尿素水解的均勻共沉淀法合成了鋅鋁水滑石(Zn-Al LDHs)。通過X射線衍射(XRD)，掃描電鏡(SEM)，氮氣吸附-脫附

5、等溫裝置，傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)對制得的樣品進行了表征，并對鋅鋁水滑石及其焙燒物進行了磷酸鹽的吸附實驗研究。尿素濃度和晶化時間對LDHs的形貌有很大的影響。隨著尿素濃度的變化，水滑石的形貌由最先堆疊在一起的納米片，逐步演變成片狀聚集體，接著又演變成實心微球，最后演變成中空的微球。吸附實驗表明，準二級動力學方程和顆粒內(nèi)擴散模型能夠很好地描述其吸附動力學過程。吸附等溫線與Langmuir模型表現(xiàn)出更好的相關(guān)性，在尿素濃度為0.4