随着国民经济的快速发展,城市人口急剧增长,城市污水排放量急剧增加,有大量未经处理或未达标的工业废水和生活污水排入河流、湖泊等水体,致使我国许多地表、地下水的污染状态比较严重,而且有继续加剧的趋势,对城市的发展与人民的用水安全构成了现实或潜在的威胁。污染的地表水以及地下用水严重影响了人们身体的健康和生活质量,对人民群众的生活造成了很大的不便及威胁。多孔陶瓷是通过高温烧成,在材料成形与烧结过程中材料体内形成大量彼此相通或闭合气孔的新型陶瓷材料。发展初期仅作为细菌过滤材料使用,随着控制材料的孔隙结构水平的不断提高以及各种新材质高性能多孔陶瓷材料的不断涌现,其应用领域和范围也在不断的扩大。改性多孔陶粒是在多孔陶粒外部通过物理化学反应嵌入稳定的改性剂,从而改变原滤料颗粒表面物理化学性质,可提高多孔陶粒的截污能力,乃至提高陶粒对某些特殊物质的吸附能力,改善出水水质。改性多孔陶粒大都在中性水的环境下带正电,同时水中的大多数颗粒表面都带有负电荷,因此,改性多孔陶粒在电性方面优于一般多孔陶粒。改性陶粒结合了陶粒和改性剂的优点,可在水处理领域得到应用。本研究分别采用硝酸铈、硫酸铝和纳米零价铁对多孔陶粒进行了改性,并探究其应用于处理水中的氟离子、磷酸盐及As(Ⅲ)。采用连续柱反应器进行批试验,研究改性后的多孔陶粒对实验室模拟废水的处理效果,并通过X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等对所制得的样品进行表征,对去除水中氟离子、磷酸盐及As(Ⅲ)的影响因素、最佳条件、反应动力学及去除机理进行初步的研究。论文的主要研究结论有:1.铈改性后的陶粒处理含氟废水(地下水浓度)后可使水中的氟离子浓度达到国家饮用水标准,处理成本低,吸附效果稳定,且用稀土负载后的陶粒具有良好的重复利用性能,可考虑作为高氟地下水的预处理。动态吸附实验反应的最佳条件为:控制改性陶粒的煅烧温度为300℃、床层体积BV为400m L,进水浓度为10mg/L。最佳条件下吸附率达到94.41%,最大吸附量可达17.5mg/g。2.改性后的铝改性陶粒除氟率升高,可使水样中的氟离子浓度达到国家水源水质标准的要求。吸附动力学分析表明改性后的陶粒对氟化物的吸附类型以化学吸附为主,吸附水中氟化物的动力学过程可以分为快速吸附、缓慢吸附和最终吸附平衡3个阶段。吸附等温线表明氟离子可能以多层吸附的形式被吸附在吸附剂表面,吸附过程较容易发生,常温下该吸附剂的吸附效果最好。水样中常见阴离子对试验中除氟效果的影响不明显。硫酸铝改性陶粒适合大批量低氟水的预处理。动态吸附实验下的最佳条件为:控制水样反应温度为常温20℃、p H值为7、吸附剂投加量为100g/L,试验进水浓度为10mg/L时,吸附率达到了95.63%。3.以多孔陶粒作为载体,用纳米零价铁作为改性剂制备的复合材料,提高了反应活性,得出的复合材料对磷酸盐有很好的吸附性。动态吸附实验下的最佳处理条件为:磷酸盐的初始浓度为10mg/L,反应柱高(填充率)为13cm,p H为4时去除率最高,去除率为95.7%。4.以多孔陶粒为载体,负载纳米铁后,对水中砷的吸附效果大大增强,得出的复合材料对砷有很好的吸附性。动态吸附实验结果表明:投加量(BV)为150m L,进水砷浓度为5mg/L,溶液初始p H为4时,多孔陶粒负载纳米铁复合材料对水中砷的处理效果最好,出水最小砷浓度为0.636mg/L,最大吸附率为78.28%。零价铁改性多孔陶粒具有较好的化学稳定性,在吸附后可以用碱溶液进行解析再生。多孔陶粒负载纳米铁复合材料对环境不会造成二次污染,可以推广应用。