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根据采用常规方法粉煤灰合成沸石(ZFAs)处理四堡和七格污水处理厂二沉池出水的调研结果,ZFAs对低N、P浓度的二沉池出水的处理效果不佳。因为粉煤灰自身活性Si、Al不足以及含有影响沸石形成的金属成分等缺陷,仅仅应用传统碱热合成法由粉煤灰合成沸石是不够的。本论文从酸预处理,添加硅藻土或偏高岭土以及Al改性后处理三个方面,优化粉煤灰合成沸石材料的脱氮除磷能力,以期为提升粉煤灰合成沸石的附加值,尤其是为处理低氮磷浓度废水(市政污水二沉池出水、微污染富营养化水体)提供一种优良的吸附材料。本研究以四种分别来源于浙江杭州、浙江北仑、浙江长兴和河南开封火电厂的粉煤灰为原材料,基于前人研究的粉煤灰合成沸石最优条件的基础上,所得结论总结如下四种粉煤灰经酸预处理后,影响沸石形成的Fe氧化物显著减少,Si/Al比适中的FA3和FA4合成Na-P1沸石的产量明显增加。酸洗预处理使原始粉煤灰变得粗糙、产生孔洞,沸石晶体在不规则的酸预处理粉煤灰颗粒表面呈杂乱无序排列。模拟处理低N、P浓度废水,酸洗预处理粉煤灰合成沸石Z-PFA1、Z-PFA3、 Z-PFA4对氨氮的去除能力成倍增加,对氨氮的去除率高达79.61%～91.19%,大大高于ZFA1、ZFA3、ZFA4的氨氮去除率18.02%-43.94%。Z-PFA2和Z-PFA4对溶解磷去除率显著高于ZFA2和ZFA4,但对ZFA1和ZFA3的P去除能力无改善作用。对Fe2O3含量高的粉煤灰(如FA4:Fe2O3含量21.1%)适合采用酸预处理手段改善粉煤灰合成沸石的同步脱氮除磷能力。添加硅藻土后,可以促进粉煤灰中Al成分的充分利用,然而对Si的利用程度是有限的,有利于Na-P1沸石的形成,但过多的添加硅藻土并无作用。在粉煤灰中添加硅藻土对低浓度氨氮废水中的N去除效率的比未添加的明显提高,添加硅藻土系列粉煤灰合成产物对氨氮(NH4+浓度0～60mg/L)的去除率均在50%以上,甚至高达80%。但对P的去除效率提升的效果较N的略差,没有显著改善作用,甚至还会产生负影响(如FA1)。综合考虑产物同步脱氮除磷能力的提升,对粉煤灰FA2、FA3、FA4,添加硅藻土至Si/Al为2.5时较为适宜,而对Si/Al较低的粉煤灰FA1(Si/Al比0.54)添加硅藻土的作用也不大。在粉煤灰FA1中偏高岭土参量为20%和30%时Na-P1沸石峰增强,在粉煤灰FA2、FA3、FA4中不同偏高岭土参量下Na-P1沸石峰强度均增强。添加偏高岭土后,产物形态发生变化,沸石颗粒排列杂乱无章。在粉煤灰合成沸石反应中添加偏高岭土能够显著改善产物的去除N的能力,固体产物的单位氨氮吸附量均增加了1～2倍,但对P的去除率的提升并无显著作用,除FA2外,在较高PO43-浓度下(≥2mg/L),单位P吸附量和P去除率显著增加。综合考虑产物同步脱氮除磷能力的提升,大部分粉煤灰合成沸石并不适合采用添加偏高岭土的方法,对于Si/Al较高的粉煤灰(如FA2:Si/Al比为1.82)可以考虑以5%参量偏高岭土来改善其同步脱氮除磷能力。选取0.5mol/L的Al盐溶液对粉煤灰沸石改性,粉煤灰沸石ZFA2、ZFA3、 ZFA4经过Al改性后N去除率成倍地增加。Al改性能显著提高材料在低P浓度废水的P去除效率,在PO43-浓度0～12mg/L下,P去除率接近99%。综合考虑材料的同步脱氮除磷能力的提升,对ZFA2、ZFA3、ZFA4适合采用Al改性手段,但是对ZFA1不适合进行Al改性。