论文部分内容阅读
磷是一种主要营养污染物,含磷废水未达标排入自然水体可能造成富营养化,导致水体急剧恶化。同时磷也是一种重要且不可再生的资源,它对工农业生产具有极其重要的意义。因此迫切需要一种能高效去除和回收废水中磷的技术,保证磷资源的可持续供给同时降低环境污染。吸附法被认为是一种能够实现污水中磷去除和回收的有效方法,然而其关键在于合适吸附剂的选择。本研究以聚乙烯醇（PVA）为载体,引入对磷酸盐亲和力极强的氢氧化锆,在碱性条件下,一步包封原位生成氢氧化锆交联聚乙烯醇的凝胶微球（PVA/ZR）。同时利用三乙烯四胺（TETA）对其进行表面改性,成功制备出三乙烯四胺改性的氢氧化锆交联聚乙烯醇复合微球（TETAPVA/ZR）。为了进一步提升微球的吸附性能,利用液滴微流控技术,制备出直径为250 um的磁性氢氧化锆交联聚乙烯醇微球（mPVA/ZR）。用不同表征方法研究了其组成和结构特性,同时在静态批次试验和动态吸附柱试验下对PVA/ZR、TETAPVA/ZR和mPVA/ZR进行了除磷特性的分析。结果表明:（1）相比PVA/ZR,氨基功能改性的TETAPVA/ZR吸附量得到了较大的提升。利用SEM、XRD、TGA、FTIR和XPS表征PVA/ZR、TETAPVA/ZR,其形态呈良好的球形,性质稳定。静态试验研究结果表明,PVA/ZR和TETAPVA/ZR在酸性条件下有利于磷酸盐的吸附,受Cl-、SO42-和NO3-离子影响较小,受腐殖酸、富里酸和HCO3-负影响较大,阳离子的存在对PVA/ZR、TETAPVA/ZR的吸附性能会有所提升。PVA/ZR和TETAPVA/ZR都符合准二级动力学模型和颗粒内扩散模型。Freundlich模型较好地描述试验结果,说明吸附过程是以多分子层非均相吸附为主。脱附再生试验中均表明具有良好的重复利用性能。PVA/ZR和TETAPVA/ZR吸附磷酸盐的机理主要是包括静电作用、配体交换和内层复合体作用。（2）利用PVA/ZR和TETAPVA/ZR模拟对实际污水中磷去除和回收,吸附剂投加量影响和动态吸附柱吸附-解吸试验结果表明PVA/ZR和TETAPVA/ZR用于实际废水的除磷和回收具有极大潜力,污水中的阳离子有可能参与磷酸盐的去除,可以增大吸附量,在柱吸附后磷解吸率都在97%以上。（3）利用SEM、XRD、TGA、FTIR、VSM、DLS和XPS表征mPVA/ZR,其形态良好、性质稳定且具有磁响应功能。mPVA/ZR在酸性条件下有利于磷酸盐的吸附,且对磷酸盐表现出一定的选择性吸附能力。mPVA/ZR符合准一级动力学模型和颗粒内扩散模型。Freundlich模型较好地描述试验结果,说明吸附过程是以多分子层非均相吸附为主。脱附再生试验中均表明具有良好的重复利用性能。mPVA/ZR吸附磷酸盐主要是静电作用、配体交换和内层复合体的联合作用。