论文部分内容阅读
磷的超标排放是导致水体富营养化的主要因素之一。水体中磷浓度超过0.02mg/L时就能引发富营养化现象。因此,研究和开发废水深度除磷工艺技术,对于解决水体富营养化带来的环境污染防治问题具有重要的实际意义和科学研究价值。离子交换树脂法作为一种常用的除磷工艺,在深度处理及饮用水处理中得到了广泛应用,然而一般树脂对磷的选择性吸附作用较差,导致其吸附除磷效果差。本研究对大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂（D201）在水体中的除磷性能进行了研究,通过负载稀土元素镧极大的增强了其对磷的吸附效能,并对相应的负载方法和负载后树脂的结构表征、吸附性能和除磷机理进行了研究。主要结论如下:（1）通过负载方法比较,最终采用振荡法完成了D201的镧负载,并通过SEM、EDS、FTIR和XRD的表征确定了树脂表面镧负载的成功。（2）通过吸附与解吸批量静态实验确定了主要影响因素对树脂的磷吸附与解吸性能的具体影响。并确定了最佳负载条件:氯化镧溶液0.2mol/L,D201树脂与氯化镧溶液的固液比为1:15,反应温度为50℃,制备过程的总反应时间为24h。静态吸附实验的最佳反应条件为:在初始磷浓度为5mg/L,反应温度为25℃,溶液pH为7,吸附剂投加量为0.5g/L,反应时间为4h的条件下,La-201树脂对磷的去除率达99.1%。并且共存阴离子竞争作用下,CO32-对磷的去除抑制作用较大,其他阴离子(Cl-、SO42-、NO3-)抑制作用影响很小。静态解吸实验表明,采用0.5mol/L的氢氧化钠溶液对La-201树脂进行再生可以取得较高的再生效率（一次再生的再生效率为91.26%）。（3）对La-201树脂进行了动态吸附除磷和解吸实验,结果表明提高吸附柱层高、降低进水流速和降低初始磷浓度均能提高除磷效能,三次吸附再生实验结果表面,树脂再生率随着再生次数的增加而降低。（4）对La-201树脂的磷吸附过程进行了动力学和热力学方程的拟合,结果表明,在吸附热力学上,La-201树脂对磷的吸附过程复合Langmuir模型和Frendlich模型;从热力学参数的计算结果看,La-201树脂对磷的吸附反应自发且属于吸热反应,即适当提高磷初始温度有利于提高La-201树脂对磷的吸附效率;在动力学上,符合Lagergren一级和McKay（Lagergren二级）反应模型。（5）对负载镧前后的树脂进行了SEM、EDS、FTIR和XRD表征,机理分析的结果表明其对磷的吸附主要通过离子交换作用、氢键作用、络合作用以及化学反应作用实现。