混凝工艺是给水厂普遍采用的一种水净化基本预处理方法,其中铝盐混凝剂因其有效性和低成本的特点,在给水处理过程得到广泛应用,水处理产生的副产物即为给水铝污泥。近年来,人们对饮用水水质的要求逐渐提高,为了满足日益增长的需求,给水处理厂的建设规模逐步扩大,从而导致给水污泥的排放量直线上升。给水污泥年产量巨大,但污泥的填埋处置费用较高,且大多数国家都禁止向水体排放,因此必须寻找更适当的处置方法。污泥的资源化利用既能解决污泥给环境造成的不利影响,减轻水厂及相关行业的经济负担,还可为污泥在其他领域的应用研究提供新的思路。本研究结合氟污染的低成本吸附剂开发的要求,以实现污泥资源化为目的,开发了一种新型的吸附材料即海藻酸钠包埋污泥凝胶球SAS（Sodium alginate entrapped sludge gel beads）,利用包埋固定的方法制备颗粒状吸附剂,以期达到除氟目的,具体研究内容如下:污泥凝胶球的制备:首先对南北方水厂的污泥进行比选,再通过乙酸、硫酸铝溶液浸渍及高温煅烧三种方法对污泥改性,进一步提高吸附性能,结果表明,在温度400℃煅烧4h,对污泥进行热改性处理效果较好。由于污泥粉末在水中分散性较强,不易回收,所以本研究以污泥颗粒化为研究目标,以海藻酸钠为包埋剂,通过正交试验确定最佳制备方案即污泥包埋量为12g/100ml、海藻酸钠浓度1wt%、Ca Cl2浓度2wt%。所制备的污泥凝胶球表面存在褶皱,属于介孔材料。吸附影响因素及再生试验研究:利用控制变量法考察污泥凝胶球投加量、吸附时间、温度、p H、共存离子等因素对除氟性能的影响,污泥凝胶球最佳投加量为8g/L,吸附过程呈―快吸附、慢平衡‖的吸附趋势,温度控制在20℃最佳,吸附量随着p H的提高而降低,在6～8范围内表现出较好的吸附性能。溶液中共存离子对凝胶球性能的影响顺序为NO3-＜Cl-＜SO42-＜PO43-。采用Na OH、Na Cl、Na NO3、HCl分别进行再生试验,以上再生液再生效果均不理想。吸附机理及应用性能研究:由吸附动力学分析可知准二级动力学拟合系数最高,说明该吸附过程主要以化学吸附为主。吸附等温线研究表明,Freundlich吸附等温线模型能更好的描述吸附过程,说明该吸附过程属于多分子层吸附。热力学研究表明该吸附过程为自发的放热反应,温度降低有利于吸附过程的进行。结合吸附前后的污泥凝胶球微观形貌、元素及官能团进行综合分析,吸附机理包括物理吸附、离子交换和静电吸引。污泥凝胶球吸附后出水残余重金属离子浓度均符合安全浓度限值,凝胶球吸附前后质量损失率为3.75%,机械强度较好,且同课题组其他两种除氟吸附剂相比应用成本最低,因此说明,污泥凝胶球具有一定的实用性和经济性。综上可得,利用给水铝污泥为原料,以海藻酸钠为包埋剂制备除氟吸附材料,既能实现污泥资源化利用,减轻水厂处置污泥的经济负担,又为除氟吸附剂的研究提供的新的思路。