【摘 要】
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有机磷酸盐作为金属离子螯合剂被越来越多的投入到纺织、造纸、电镀、膜过滤等工业过程中。有机磷酸盐未经处理排入水体会导致重金属潜在转移、干扰磷酸盐沉淀、水体富营养化等问题。因此,迫切需要一种高效去除水体中有机磷酸盐的技术。铁基材料价格低、环境友好且对磷具有较好吸附作用,但目前研究对有机磷酸盐吸附去除及机理研究较少。本研究通过共沉淀法和水热法制备出三种纳米铁氧化物Fe3O4、Fe OOH和Fe2O3,探
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有机磷酸盐作为金属离子螯合剂被越来越多的投入到纺织、造纸、电镀、膜过滤等工业过程中。有机磷酸盐未经处理排入水体会导致重金属潜在转移、干扰磷酸盐沉淀、水体富营养化等问题。因此,迫切需要一种高效去除水体中有机磷酸盐的技术。铁基材料价格低、环境友好且对磷具有较好吸附作用,但目前研究对有机磷酸盐吸附去除及机理研究较少。本研究通过共沉淀法和水热法制备出三种纳米铁氧化物Fe3O4、Fe OOH和Fe2O3,探究其对有机磷酸盐氨基三亚甲基膦酸(NTMP)去除效果,深入分析钙离子对Fe3O4吸附有机磷酸盐的影响及机理,并将吸附材料应用于模拟实际废水中有机磷酸盐的去除,主要研究结果如下:对比分析了三种铁氧化物对NTMP的吸附性能及机理。结果表明,三种铁氧化物对NTMP的吸附效果为Fe3O4>Fe OOH>Fe2O3;酸性条件下吸附有机磷酸盐效果均较好,且随p H增大吸附容量逐渐降低;共存阴离子(Cl-,NO3-,HCO3-,SO42-)对铁氧化物吸附影响较小,而钙镁离子对吸附起到促进效果;三种铁氧化物对NTMP吸附过程均为吸热反应,吸附容量随温度升高逐渐增加;经过4次吸附-脱附实验后,铁氧化物吸附容量均保持在初始90%以上;结合FTIR、XPS等分析得出,Fe3O4、Fe OOH和Fe2O3对NTMP吸附机理主要为氢键作用以及形成Fe-O-P的内层络合。基于钙离子对吸附的促进作用,进一步探究了水中钙离子存在时Fe3O4吸附NTMP性能及机理。结果表明,共存钙离子会显著促进NTMP的吸附,在p H=7时Fe3O4吸附容量为7.46mg-P/L,这种促进效果会随着p H增大越来越强;钙离子存在时吸附过程符合Freundlich和Sips吸附等温模型及准二级吸附动力学,并具有较强抗离子干扰能力和重复利用性能。结合XRD、FTIR、XPS等分析,钙离子存在时其吸附机理主要为氢键以及形成Fe-O-P和Ca-P内层络合。Fe3O4在模拟纳滤膜浓缩液中对有机磷酸盐NTMP的吸附容量为6.57mg-P/L,且具有较好的再生性能。
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