金属氧化物对不同形态磷的吸附:有机质的影响

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磷是植物重要营养元素,能提高农作物的产量,在生活中广泛应用,给环境也带来了潜在威胁。磷在自然界中以不同形态存在,如正磷、焦磷、有机磷等,其中主要以正磷为主,不同形态的磷通过一系列物化作用在环境中迁移转化,给环境带来影响。天然有机质在自然界中广泛分布,可与磷以及吸附剂发生相互作用,对水污染处理过程产生影响。近年来,有机质对水污染处理过程的影响被广泛研究。本文研究了pH、时间、温度、共存离子等因素对金属氧化物吸附不同形态磷的影响,并考虑了有机质的影响,并借助SEM、XRD、FTIR、XPS、三维荧光等手段,以期探究金属氧化物对不同形态磷的吸附机理,以及有机质的影响机制。实验结果表明:pH对纳米氧化镁吸附磷的影表现为随pH的增大吸附量先增大后减小,初始浓度为10 mgP/L,吸附剂添加量为0.01 g时在pH为7.11处吸附量达到最大,最大吸附量为19.70 mg/g。纳米氧化镁吸附磷的动力学更适合准二级动力学模型。Freundlich方程更适合描述纳米氧化镁吸附磷的等温线。加入富里酸后吸附达到平衡时间延长了22 h,随着富里酸浓度的增大,磷的吸附量逐渐减小,与此同时,富里酸的浓度在逐渐减小,说明富里酸与磷酸盐发生了竞争,磷在纳米氧化镁上的吸附产生抑制作用,这在SEM和XRD上得到证明,SEM表明纳米氧化镁吸附磷后形貌变化明显,XRD结果表明纳米氧化镁与磷作用过程中生成了Mg3(PO42·22H2O,加入富里酸抑制了纳米氧化镁形貌变化以及Mg3(PO42·22H2O晶型的形成。FTIR和XPS表明纳米氧化镁成功的吸附了磷,XPS和三维荧光光谱证明富里酸在与纳米氧化镁和磷相互作用体系中浓度减小,与磷发生了竞争吸附。Fe-Al-La吸附有机磷受pH影响较大,随着pH的增大吸附量逐渐降低,酸性条件更有利于吸附。植酸钠浓度为10 mgP/L,吸附剂添加量为0.02 g时,在pH为3.16处吸附量达到最大,最大吸附量为21.13 mg/g。Cl-、NO3-、CO32-、SO42-四种共存离子均会对吸附过程产生一定程度的影响,其中CO32-因为带负电荷量较大且会与活性金属形成双齿配位键而影响最大。Fe-Al-La吸附植酸钠的动力学更适合准二级动力学模型。Langmuir方程更适合描述Fe-Al-La吸附植酸钠的等温线。体系中加入腐殖酸后,植酸钠的吸附量减小明显,腐殖酸的浓度随着吸附的进行也相应变小,说明Fe-Al-La对腐殖酸也有吸附。Fe-Al-La吸附植酸钠的FTIR和XPS谱图证明了Fe-Al-La成功的吸附了有机磷。负载水合氧化铁(HFO)后,D418树脂吸附磷能力显著增强,复合吸附剂HFO-D418受pH的影响表现为随着pH的增大吸附量先增大后减小,在初始磷浓度为50 mg/L、吸附剂添加量为0.05 g时,pH为7.05时吸附量达到最大,最大达到了36.12 mg/g。共存离子中CO32-对吸附的影响程度最大,使得磷酸盐吸附量减小了35.99%。负载HFO后HFO-D418吸附磷的动力学更适合准一级动力学模型。Langmuir方程更适合描述HFO-D418吸附磷的等温线。FTIR证明复合吸附剂成功的吸附了磷以及HFO-D418与磷生成了络合物。
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