新型除磷吸附剂的制备及其除磷性能研究

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磷被认为是农业和工业中必不可少的元素,但过量磷释放到天然水中可能会导致富营养化,这不仅给水生生态系统带来风险,而且还会导致经济损失。因此研究从水中去除磷的技术是非常有必要的。虽然有许多方法已经用于从废水中除磷,但是吸附法是更为经济和有效的,特别是对于低磷浓度环境。对于吸附剂的选择,寻找和制备成本低、高效、吸附容量高的吸附剂是研究者们不断努力的方向。本论文进行了以下两个方面的研究:(一)含钴尖晶石氧化物的制备及其除磷性能研究。采用溶液燃烧法制备MgCo2O4、MnCo2O4和CuCo2O4三种含钴尖晶石氧化物作为除磷吸附剂。研究发现,这三种吸附剂中MgCo2O4对磷的吸附量最高(90.02 mg/g)。Langmuir等温线模型和准二级动力学模型可以更好地拟合吸附过程。MgCo2O4对磷的吸附过程是吸热的并且是非自发的。共存离子CO32-的存在会显著降低MgCo2O4对磷的吸附量。三次吸附-解吸循环后MgCo2O4对磷依旧保持较高的去除率表明其优异的稳定性和可回收性。吸附机理包括沉淀作用、静电相互作用和配体交换作用。(二)功能化聚氯乙烯材料的制备及其除磷性能研究。制备了乙二胺功能化聚氯乙烯(PVC-EDA)、磁性乙二胺功能化聚氯乙烯(MPVC-EDA)和Ce(Ⅲ)配位的磁性乙二胺功能化聚氯乙烯(MPVC-EDA-Ce)三种除磷吸附剂。这三种吸附剂中MPVC-EDA-Ce对磷的吸附量最大。MPVC-EDA-Ce对磷的吸附过程可以被准二级动力学模型和Langmuir等温线模型很好地拟合。MPVC-EDA-Ce在较宽的pH范围内表现出优异的吸附性能,并且几乎没有Ce(Ⅲ)释放到溶液中。当加入硫酸根后,MPVC-EDA-Ce对磷的吸附量从27.28 mg/g降低到18.41 mg/g,而MPVC-EDA和PVC-EDA对磷的吸附量降低到接近于0,表明Ce(Ⅲ)位点对磷的吸附是一种特异性吸附过程,具有强烈的内球络合作用;而铵基团吸附磷是一种非特异性吸附过程,具有相对较弱的静电吸引作用。
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