石英砂負(fù)載氧化鐵（IOCS）吸附去除銻、磷研究.pdf

1、研究采用鐵鹽溶液蒸發(fā)法在石英砂上負(fù)載氧化鐵顆粒(ironoxidecoatedsand，簡稱IOCS)，通過SEM／EDAX，XRD，F(xiàn)TIR以及表面分析儀對IOCS進(jìn)行表征，表征結(jié)果表明：負(fù)載氧化鐵的粒徑為100nm左右，其表面孔徑及孔隙率分別為2×10-9m～9×10-9m及0.11﹪，IOCS的比表面積為原砂的5倍；IOCS表面氧化鐵的晶型為赤鐵礦(α-Fe203)，F(xiàn)TIR譜線在3439cm-1、1630cm-1、1067cm-

2、1、537cm-1出現(xiàn)了吸收峰，分別代表氧化鐵表面的OH、水分子、Fe—OH基團(tuán)、Fe—O鍵。 通過小試搖床實驗和中試柱子實驗考察了IOCS在不同條件下吸附除銻、磷的效果，研究結(jié)果表明：與原砂相比，IOCS對銻、磷的去除率明顯增加。pH值對銻的去除影響較小，在pH=4.O～9．O的范圍內(nèi)，IOCS對銻的去除率都在95﹪以上，pH值對磷的去除影響較大，中性條件下效果最佳，去除率為88﹪，在堿性范圍內(nèi)去除率最低。研究所試的競爭離子(

3、N03-，Cl'，Mn2+，Cu2+)對IOCS吸附銻的去除率，吸附容量以及吸附動力學(xué)幾乎沒有影響；陰離子N03-，Cl'，Ac。對IOCS除磷吸附容量和吸附速率影響不大，以陽離子Caz+，Mg2+為背景離子時，可略微提高IOCS的除磷吸附容量，但吸附速率幾乎沒有變化；而以Sb3+為背景離子時，其對IOCS除磷的吸附容量明顯降低，產(chǎn)生了競爭吸附。隨著反應(yīng)溫度的提高，IOCS除銻、磷的飽和吸附容量以及吸附反應(yīng)速率隨之增加，三種實驗溫度條件

4、下(283K,293K,313K)IOCs除銻、磷的等溫吸附可用Langmuir等溫吸附模型來描述，吸附動力學(xué)可分別用二級反應(yīng)動力學(xué)模型和準(zhǔn)二級反應(yīng)動力學(xué)模型進(jìn)行擬合。IOCS吸附柱除銻、磷的穿透曲線屬于邏輯斯特曲線形式；隨著EBCT的增加，出水達(dá)到泄漏濃度時，水的處理量也隨之增加；IOCS表面銻、磷含量隨著吸附床深度的增加逐漸降低，且大部分銻、磷吸附在吸附柱上層。采用O．1mol/L的NaOH可再生60﹪左右的IOCS吸附容量，并且再

5、生三次后對吸附容量的減少較小。 熱動力學(xué)研究表明IOCS吸附銻、磷是自發(fā)的吸熱反應(yīng)，隨著溫度升高，△G。減小，說明反應(yīng)在高溫下更易于進(jìn)行。三種溫度下(283K，293K，313K)IOCS吸附銻、磷的平均吸附能都大于8kJ／mol，說明IOCS吸附銻、磷的過程屬于化學(xué)吸附。吸附擴(kuò)散過程的研究表明，IOCS吸附銻、磷的過程包括膜擴(kuò)散和顆粒擴(kuò)散兩種類型，且膜擴(kuò)散對吸附速率起控制作用，隨著反應(yīng)溫度的升高，邊界層對總吸附速率的影響增大，

6、顆粒擴(kuò)散包括表面擴(kuò)散和孔隙擴(kuò)散，且兩者擴(kuò)散率均為lo-n級。XRD和FTIR檢測結(jié)果表明氧化鐵晶型在吸附銻、磷后未發(fā)生改變；吸附后IOCS表面Fe—OH鍵對應(yīng)的特征峰消失，說明Fe—OH鍵參與了吸附反應(yīng)。 XPS檢測結(jié)果表明：IOCS吸附銻的過程中，氧化鐵中氧所帶的負(fù)電荷與吸附前相比減少，氧作為一個電子供體，起到了Lewis堿的作用。鐵所帶的正電荷較未吸附時有所降低，鐵原子作為一個電子受體，起到了Lewis酸的作用。IOCS吸附