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磷是生物体不可或缺的元素,对生命活动具有十分重要的作用,具有不可替代性。自然界中大量的磷经人类生产活动后以污染物形式进入污水处理厂并进一步转移到污泥中,因此从污水及污泥中回收磷资源成为一种缓解资源短缺的有效途径。本论文采用制备的超顺磁性纳米复合材料为吸附剂,开展磷酸盐吸附性能及再生性研究,探究其吸附规律和机理,并考察其回收污泥消化液中磷酸盐的潜力,实现磷资源的重复利用。本研究通过共沉淀法制备了分别负载过渡元素Hf、Zr、La、Ce的超顺磁性纳米复合材料,并通过扫描电子电镜、透射电子电镜和X射线衍射分析对超顺磁性纳米复合材料进行结构表征,结果显示:超顺磁性纳米复合材料为20-50nm球状微粒,形状较为规则且分布均匀,存在LDH结构,负载过渡元素La后的LDHs结晶度降低,材料表面的不规则度增加,有效的促进对磷酸盐的吸附。通过吸附试验研究吸附时间、投加量、pH值及不同过渡元素等影响因素对超顺磁性纳米复合材料吸附磷酸盐的影响,结果表明:复合材料可对磷酸盐实现快速吸附,120 min时吸附容量可达吸附总量的90%以上;吸附容量随着投加量的增加而减小,吸附效率随着投加量的增加而增加;复合材料在酸性及中性环境下可以保持良好的磷酸盐吸附性能,在强酸环境下(pH<1),复合材料吸附性能大幅下降;MgAl-La复合材料对磷酸盐的吸附容量明显优于其余三种复合材料。对磷酸盐吸附过程建立吸附等温模型并进行动力学拟合的结果表明:Freundlich模型更适合描述复合材料吸附磷酸盐的过程,表明该吸附过程属于多分子层吸附。伪二级动力学模型可以更好地描述动力学过程,表明化学吸附主要限制吸附速率;由颗粒内扩散模型可知吸附速率由颗粒内扩散和外扩散共同控制。强碱溶液可实现复合材料进行解吸和再生,但复合材料的解吸效果随解吸次数的增加呈下降趋势;经过10次吸附-解吸循环后,MgAl-Zr、MgAl-La、MgAl-Ce复合材料的解吸率下降至45.6%、50.4%、45.6%,而MgAl-Hf复合材料的解吸率下降为12.5%;复合材料可能由于负载的不同过渡元素在吸附-解吸循环过程中表现出不同的吸附趋势。以污泥消化上清液为研究对象,MgAl-La复合材料吸附磷酸盐性能良好,吸附容量可达71.88 mg/g;MgAl-La复合材料的磷酸盐吸附容量在经过一次解吸后下降较为明显,约为第一次吸附容量的61.7%,之后较为稳定;三维荧光光谱(EEM)分析的结果表明,污泥消化液中的生物大分子有机物对MgAl-La、MgAl-Zr,MgAl-Ce三种材料吸附磷酸盐的过程几乎没有影响,而MgAl-Hf复合材料可能与水样中芳香蛋白质类物质发生反应,从而对磷酸盐产生竞争性吸附;本研究通过能谱定量分析、SEM Mapping、X射线荧光光谱等分析手段推断过渡元素负载的超顺磁性纳米复合材料对磷酸盐的吸附及再生机理,认为超顺磁性纳米复合材料主要通过络合反应吸附磷酸盐,过渡金属离子可以和磷酸根形成强配体络合,增强了负载过渡元素的复合材料对磷酸盐的选择性吸附。