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通过等温吸附试验,研究了沸石、干渣、页岩陶粒、砾石、白云石和钢渣六种人工湿地基质材料对溶液中磷的吸附去除特征,考察了溶液浓度、基质粒度、pH值、铵根离子、有机质和无机阴离子等多种因素对基质吸附除磷作用的影响;通过吸附动力学试验,考察了六种基质对溶液中磷的吸附动力学特征,分析了温度、基质粒度和溶液浓度对基质吸附除磷动力学过程的影响;通过动态吸附试验,进一步考察了基质的吸附除磷能力。在此基础上,筛选出适宜的人工湿地基质材料,考察其饱和吸附磷后的解吸释磷情况。对于除磷能力较差的基质,通过改性试验,提高了它们的除磷能力。最后,从吸附热力学、平均吸附能、饱和基质磷形态分析等角度探讨了基质的吸附除磷机理。 等温吸附实验表明,Langmuir方程与Freundlich方程均能很好地描述沸石、干渣、砾石和页岩陶粒四种基质对磷的吸附等温特征:Langmuir方程能够比Freundlich方程更好地描述白云石对磷的吸附等温特征;钢渣对磷的吸附等温特征符合Langmuir吸附等温模型,但不符合Freundlich模型。六种基质相比较,钢渣对磷的理论饱和吸附量最大,为3.55×104mg/kg,其次是干渣、页岩陶粒、砾石和沸石,白云石对磷的理论饱和吸附量最小,仅为14.51mg/kg。 pH值对基质吸附除磷作用的影响较大:随着pH值的增加,页岩陶粒对磷的吸附量显著降低。对钢渣和干渣而言,pH值<9时,磷吸附量随pH值的增大而减小,pH值在9左右,磷吸附量达到最小,pH值>9时,磷吸附量显著增加。白云石、沸石和砾石三种基质的吸附除磷作用受pH值影响较小。 吸附动力学实验表明:准二级动力学模型对六种基质吸附除磷动力学过程的描述最为准确,一级动力学模型次之,Elovich方程和双常数方程略差。应用准二级动力学模型计算出相同条件下,六种基质对磷的最大吸附速率vmax,依次为:钢渣>干渣>沸石>页岩陶粒≥白云石>砾石。 吸附热力学研究表明:基质吸附除磷过程中,系统的ΔG0<0,ΔH0>0,即基质对磷的吸附作用是一个自发的、吸热过程。