【摘 要】
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据报道,由于过量磷(P)排放,世界上约有3050%的水源面临着富营养化。与此同时,磷又是稀缺和不可再生的资源,也是人类生活不可或缺的元素。因此,从废水中吸附磷和回收磷及吸附剂
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据报道,由于过量磷(P)排放,世界上约有3050%的水源面临着富营养化。与此同时,磷又是稀缺和不可再生的资源,也是人类生活不可或缺的元素。因此,从废水中吸附磷和回收磷及吸附剂的再循环利用对环境治理和降低成本具有重要意义。本文以钙基蒙脱土作为研究对象,通过优化制备工艺,制备出高效除磷吸附剂载镧钙基蒙脱土(Ca-MMT@La);再通过共沉淀法制备出可以快速分离与回收利用的吸附剂磁性载镧钙基蒙脱土(Ca-MMT@La@Fe3O4)。通过单因素实验研究了吸附剂的吸附能力,确定了最佳吸附条件,采用动力学研究和等温线模型拟合对样品的吸附行为进行描述。最后,研究了Ca-MMT@La@Fe3O4的回收与重复利用。主要研究结果如下:(1)SEM-mapping、FT-IR及XRF证实载镧钙基蒙脱土的成功制备。钙基蒙脱土吸附镧最佳条件为:pH=6,20℃,起始镧溶液浓度为500 mg/mL,吸附时间为2 h。Langmuir等温吸附方程推断其吸附属于单分子层吸附。(2)钙基蒙脱土不具有吸附磷效果,镧改性后的钙基蒙脱土除磷效率明显提高。Ca-MMT@La最佳除磷条件为:pH=3,起始磷浓度为100 mg/L,吸附时间为7 h;除磷率随载镧量的增加而增大。Langmuir等温吸附方程推断吸附属于单分子层吸附。(3)XRD、FT-IR、SEM-mapping及XRF证实磁性载镧钙基蒙脱土的成功制备,其载入的Fe3O4平均粒径为10 nm,呈球形。当Fe3O4含量为42.86%,初始磷浓度为50 mg/L时,Ca-MMT@La@Fe3O4最大吸附量为4.89 mg/g,除磷率为97.80%,且具有较好磁性能。(4)Ca-MMT@La@Fe3O4最佳除磷条件为:pH=2,初始PO43--P为200 mg/L,吸附时间为12 h。Ca-MMT@La@Fe3O4对磷酸根的吸附过程可以通过准二级动力学模型描述,Langmuir等温吸附方程推断吸附属于单分子层吸附。(5)选择2 mol/L的氢氧化钠溶液为脱附剂。磁性载镧钙基蒙脱土经循环利用6次后,吸附剂量损失较小,对磷酸盐具有较高吸附量和解吸附量。Ca-MMT@La@Fe3O4解决了传统的吸附剂存在吸附量较小、重复使用性差和难分离问题,其对水溶液中磷酸盐的去除与回收利用具有潜在应用价值。
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