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(xué)過程的重要營(yíng)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(jìn)入水體，導(dǎo)致水環(huán)境生態(tài)平衡的破壞，引起水體富營(yíng)養(yǎng)化。目前，已有各種物理化學(xué)技術(shù)(石灰，鋁鹽和鐵鹽的化學(xué)沉淀法；結(jié)晶；電化學(xué)；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(yīng)用于水體除磷；而吸附處理技術(shù)具有占地面積小、工藝簡(jiǎn)單、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，并可用于收集和回

2、收磷，因而對(duì)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(wú)機(jī)多孔材料為導(dǎo)向，通過簡(jiǎn)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(jiǎn)稱PSS)作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，通過簡(jiǎn)單的沉淀反應(yīng)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?dú)馕?脫附等溫裝置，傅立葉

3、變換紅外光譜(FT-IR)對(duì)制得的樣品進(jìn)行了表征。PSS對(duì)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(wú)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(gè)級(jí)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(duì)所制得的樣品進(jìn)行了水中磷酸鹽的靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，氧化鎂對(duì)磷的吸附量逐漸增大，當(dāng)吸附時(shí)間為24h時(shí)基本上達(dá)到吸附平衡，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型

4、都能很好地描述吸附動(dòng)力學(xué)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(duì)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(dú)特的分等級(jí)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?dú)馕?脫附

5、等溫裝置，傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)對(duì)制得的樣品進(jìn)行了表征，并對(duì)鋅鋁水滑石及其焙燒物進(jìn)行了磷酸鹽的吸附實(shí)驗(yàn)研究。尿素濃度和晶化時(shí)間對(duì)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(shí)心微球，最后演變成中空的微球。吸附實(shí)驗(yàn)表明，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型能夠很好地描述其吸附動(dòng)力學(xué)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