磁性铁锆双氧化物对水中磷的去除

论文摘要

磷作为一种必要的资源和材料,已经被广泛的应用于农业及工业。由于人类的过度使用,大量的磷已经存在于水环境中并且促进藻类生物的生长。有些藻类有毒,于是干扰了水生生物的生态平衡。而且当这些藻类腐烂时,溶解氧迅速被消耗,使得鱼类及其他水生生物的死亡。这对那些人类赖以生存的湖泊、江河和海洋有着极大的影响。因此,为了给我们的后代保留一个绿色的家园,控制磷酸盐在水中的含量便成了一件迫不及待的事情磷污染主要来自农业及工业中磷的过度使用。除去水中磷元素的方法很多,主要分为三种：化学沉淀法,生物处理及吸附作用法。化学沉淀法最先广泛的应用于解决富营养问题。化学沉淀法还能应用于一些含高浓度磷酸盐的工业废水中。同时化学沉淀还有可能产生高品质的磷酸盐沉淀物,如鸟粪石。但是沉淀法导致化学药品的高耗费及存在着磷回收困难的问题。生物处理法现在广泛的应用于富含磷的食品及市政污水的处理。利用聚磷菌及植物消化磷酸盐从而除磷。然而这种方法存在着基建投入太大、处理速度太慢、不利于高浓度磷酸盐的去除及操作复杂等缺点。吸附法能克服存在于化学沉淀法及生物处理法的那些缺点。以其设计简单灵活、操作容易、对有毒污染物的不敏感性和无新的有害污染物的形成,由此吸附法优于上述去除方法。本实验合成了磁性Fe-Zr双氧化物,并以其为吸附剂去除磷酸盐。利用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射光谱和比表面积来表征吸附剂的特性。表面电荷用Zeta电位法测定。可以确定Fe-Zr双氧化物吸附剂表面携带很多的中孔,其比表面积为106.2m2/g,零点电位的pH为3.24。同时本实验研究了一些条件,如接触时间、pH值、初始磷酸盐浓度和各种阴离子及其浓度对吸附的影响。动力学数据能较好地符合准二级动力学模型。吸附等温线较为符合langmuir模型,在pH=4的时候,最大的吸附容量为13.65mg P/g.同时,实验证明Fe-Zr双氧化物吸附磷酸盐的机理主要来源于锆部分的离子交换作用以及部分来源于磁性氧化物的吸附。同时吸附剂带磁性容易被磁铁分离。此外吸附后的Fe-Zr双氧化物能被0.1M的NaOH溶液解析并恢复活性,而且经过五次再生吸附后,还有初值的66.7%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 附图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 水资源污染背景
• 1.1.1 水资源现状
• 1.1.2 水资源中主要污染物及其危害
• 1.2 水环境磷污染背景
• 1.2.1 水环境磷污染现状
• 1.2.2 水体中过量磷造成的危害
• 1.2.3 国内外研究背景
• 1.3 水体磷污染的控制治理方法研究
• 1.4 吸附法在去除磷的过程中的研究与应用
• 1.4.1 吸附技术及理论
• 1.4.2 影响吸附的因素
• 1.4.3 吸附在除磷中的研究及应用进展
• 1.5 锆氧化物吸附剂
• 1.5.1 锆及氧化锆的性能及用途
• 1.5.2 氧化锆的晶体结构与理化性质
• 1.5.3 氧化锆在环境中的研究及应用
• 1.5.4 磁性氧化锆的研究及前景
• 1.6 本论文的研究工作
• 第2章 磁性Fe-Zr双氧化物吸附剂的合成
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 仪器
• 2.2.3 Fe-Zr双氧化物吸附剂的合成
• 2.3 吸附剂的表征
• 2.3.1 扫描电镜
• 2.3.2 X射线能量色散分析
• 2.3.3 X射线衍射
• 2.3.4 Zeta电位
• 2.3.5 BET表面积
• 2.3.6 磁性特征
• 2.3.7 红外表征
• 2.4 结论
• 第3章 吸附实验
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 仪器
• 3.3 吸附动力学研究
• 3.4 吸附等温线实验
• 3.5 初始PH值的影响
• 3.6 竞争离子的影响
• 3.7 脱附实验
• 3.8 结论
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录