过量磷的排入会引起水体的富营养化,除磷成为近年来国内外研究的热点课题之一。其中,氧化锆化学性质稳定,对磷酸根离子具有高选择性吸附,已被证明具有良好的吸附除磷效果,同时炭基材料抗酸碱性能稳定,表面经化学修饰之后含有丰富的含氧官能基团,这些含氧官能基团可以作为氧化锆前驱体作用的活性位点,从而使得氧化锆在材料的表面实现高分散,进而有望提高磷的吸附除磷效果。本论文的研究主题是将氧化锆分散在表面含氧官能团分布不同的三种炭基材料上,合成新型的复合材料吸附剂,并将其应用于磷酸盐的吸附去除中。本论文采用正丙醇锆作为有机锆源、氧氯化锆作为无机锆源,分别使用后嫁接法和水热法合成了三种氧化锆表面功能化的炭基材料,并对这些吸附剂进行了XRD、TEM、FT-IR、XPS、XRF、Zeta电位以及氮气吸附脱附曲线等的表征,系统的研究了它们对磷酸盐的静态和动态吸附行为,并探讨了环境因素对磷酸盐吸附效果的影响(比如pH、离子强度、共存离子等),得到的主要结论如下：1.在有机相和惰性气体氛围中,成功采用后嫁接的方法合成了氧化锆-氧化石墨复合材料。FT-IR和XPS表征结果表明,氧化锆通过氧化石墨的表面的含氧官能团作用于材料表面,并且主要以Zr-OH的形式存在。吸附研究结果表明,氧化石墨本身对磷本身不具有吸附性能,起吸附作用的为氧化锆粒子。平衡吸附量经氧化锆标化后显著增加,高达160 mg·g-1·ZrO2-2,吸附量是同样条件下合成的氧化锆材料的八倍,表现出了优越的吸附效果。另外,该吸附剂化学性能稳定,经十一次循环再生吸附实验后,吸附量仅减少4%；并且其动态吸附行为可用Thomas模型和Yoon-Nelson模型进行拟合。2.通过后嫁接的方法成功制备了氧化锆-活性炭纤维复合材料,并系统研究了静态吸附行为和动态吸附行为。其吸附等温线可用Langmuir模型进行拟合,吸附动力学行为是拟二级动力学。pH对磷酸盐吸附的影响显著,但离子强度影响不大。该吸附剂的平衡吸附量经氧化锆含量标化后显著由于文献报道中的中孔氧化锆和市售氧化锆,具有一定的市场应用价值。采用了四种常用的动态吸附模型对柱吸附实验数据进行拟合,为实际水处理工艺的设计和计算提供了理论依据。3.复合材料GO-Zr和ACF-Zr对磷的吸附过程中主要的吸附作用力为离子交换力,磷在材料表面形成的是内层配合物,吸附行为受温度和离子强度影响不大,但吸附量随着pH的增加而减小。4.采用水热法成功制备了不同负载量的氧化锆-碳纳米管材料。表征结果表明,材料表面的氧化锆粒子的粒径随着负载量的增加而增加,比表面积和孔容随着负载量的增加而降低。吸附实验结果表明,氧化锆含量标化前平衡吸附量随着负载量的增加而增加,标化后吸附量随着负载量的增加而降低,这与材料表面的氧化锆粒子的粒径大小有关,负载量越低,粒径越小,单位氧化锆可暴露的活性吸附位点就越多,从而越有利于磷酸盐的吸附。