環(huán)境友好天然火山灰-海藻酸鈉復(fù)合微球材料吸附行為研究.pdf

1、磷是造成水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵因素,廢水除磷對控制收納水體富營養(yǎng)化有實際意義。傳統(tǒng)生物法、化學(xué)法等對高濃度含磷廢水去除效果明顯,吸附法作為一種從低濃度溶液中去除特定溶質(zhì)的高效低耗方法,在廢水除磷領(lǐng)域備受關(guān)注。天然火山灰材料含有Fe2O3、Al2O3、SiO2、CaO等多種除磷組分,如何有效吸附去除水體中磷的研究鮮有報道。
　　 為克服火山灰材料實際應(yīng)用過程中存在的“泥水”分離困難的問題,本研究采用海藻酸鈉作為包裹載體包埋火山灰粉末,

2、制成火山灰/海藻酸鈉復(fù)合微球。分析了火山灰/海藻酸鈉復(fù)合微球材料的物理以及化學(xué)性質(zhì),討論材料投加量、接觸時間、初始溶液Ph值、初始磷溶液濃度、溫度等對磷的去除效果的影響,得出材料的最佳吸附條件。分別對比三種不同干燥方式下制得的火山灰/海藻酸鈉復(fù)合微球的物化性質(zhì)以及除磷性能,從而得出材料制備的最佳干燥方式。最后通過吸附動力學(xué)、吸附熱力學(xué)實驗進一步探討了火山灰/海藻酸鈉復(fù)合微球?qū)讖U水的吸附特征,結(jié)合火山灰材料包裹前后化學(xué)結(jié)構(gòu)等性質(zhì)的變化

3、,初步探討了復(fù)合材料的除磷機理。研究結(jié)果表明:
　　 (1)1.5g火山灰/海藻酸鈉復(fù)合微球材料投加于10m-L,15mg/L的磷酸鹽溶液中,設(shè)置初始溶液Ph為3～6,在200rpm的動態(tài)條件下反應(yīng)7h,反應(yīng)去除率能夠達到92.0%～97.3%。在初始磷溶液Ph為6時,吸附后水體中溶出的金屬離子濃度較低。
　　 (2)傳統(tǒng)干燥、微波干燥和冷凍干燥制得的復(fù)合微球用于水中磷酸根離子的去除時,其吸附性能基本一致,由于微波干燥操

4、作簡單快捷,能耗小,成本低,故微波干燥是最佳的干燥方法。
　　 (3)吸附動力學(xué)和吸附熱力學(xué)分析結(jié)果表明:準(zhǔn)二級動力學(xué)方程能更好的描述復(fù)合微球材料的吸附過程;用Langmuir吸附等溫模型描述材料吸附行為是可行的;△G<0,表明火山灰/海藻酸鈉復(fù)合微球材料吸附除磷過程是自發(fā)的;△H/>0表明吸附過程為吸熱反應(yīng),升高溫度,除磷效率增加;AS數(shù)值表明在磷酸鹽的固液吸附界面上發(fā)生熵增過程,體系混亂度增加。
　　 (4)火山灰材

5、料包裹于海藻酸鈉后形成的復(fù)合微球,其紅外吸收光譜特征峰由1009cm-1變?yōu)?032cm-1,固體紫外吸收光譜特征峰由原先240nm變?yōu)?06nm和290nm。火山灰經(jīng)過固載化后,其組分結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,形成了能與磷酸鹽產(chǎn)生特異性結(jié)合的穩(wěn)定活性位點,除磷過程為化學(xué)吸附。
　　 本論文創(chuàng)新地提出了一種改善原始火山灰材料吸附除磷特性的方法,即將海藻酸鈉作為一種介質(zhì),包裹火山灰后形成火山灰/海藻酸鈉復(fù)合微球并將其用于水體中磷酸根的吸附,