论文部分内容阅读
目前水中砷、磷的污染受到越来越多学者的关注,吸附法因其众多优点在常用的砷、磷去除方法中具有明显优势,其关键在于研发出高效易用的新型吸附材料。本文采用“氧化-共沉淀法”制备了一种新型的铝锆复合金属氧化物吸附剂,通过比较不同铝锆摩尔比吸附剂的除污效果,选用铝锆摩尔比为3:1的吸附剂(后文表示为Al3Zr1)。使用扫描电镜(SEM)、比表面积分析仪(BET)、X射线衍射(XRD)、元素维度分布谱(Mapping)等分析技术研究了吸附剂表面特征,表征结果表明该吸附剂主要是无定型晶型结构,并由很多微小颗粒聚集形成,其表面粗糙并且具有丰富的孔隙结构,有利于对污染物的吸附。通过Mapping分析发现P吸附后在吸附剂表面相对集中,而As(V)吸附后的分布相对分散。从X射线光电子能谱分析(XPS)结果说明吸附剂的主要元素包括Al、Zr、和O;通过红外光谱(FTIR)分析发现吸附剂表面含有丰富的羟基。此外,吸附剂比表面积为31.42 m2/g,等电点为3.5。通过吸附等温线实验发现,Al3Zr1对As(V)的吸附等温线更符合Sips吸附等温线模型的规律,而Langmiur吸附模型可以更好的描述P的吸附等温线;其中,As(V)最大吸附量为125.71mg/g,P最大吸附量为76.16 mg/g。吸附动力学结果表面,铝锆复合金属氧化物对As(V)、P均具有较高的吸附速率,对As(V)的吸附更符合拟二级动力学模型,对P的吸附更符合Power模型。此外Al3Zr1吸附As(V)时在较宽的pH范围内均有较好吸附效果,而P的吸附受pH影响较大,pH为5时P吸附效果最好,5-10范围内吸附量随pH增大而下降。共存阴离子PO43-对As(V)的吸附抑制作用最明显,而P的吸附受SiO32-抑制作用最大。通过对吸附前后样品的FTIR和XPS分析,推断铝锆复合吸附剂表面的羟基在吸附过程中起到了重要作用,吸附机制以表面络合为主。低pH条件下,Al3+与阴离子结合后的共沉淀作用也应被考虑在内。同时,砷酸根或磷酸根与材料内部的的硫酸根之间的离子交换作用可能也是As、P去除机制之一。