粉煤灰是我国排放量最大的工业固体废弃物,它的堆放占用土地,污染环境。粉煤灰的矿物成分和多孔结构使其具有一定的吸附性能,可直接用作废水处理的基质,但效果并不好,所以需要对粉煤灰进行改性和造粒处理。随着我国城市化的快速发展,城市内涝及雨水径流中磷等污染导致的水体富营养化等问题日趋严峻。植生滞留槽是海绵城市技术的重要措施之一,其基质是影响处理效果的重要因素。本研究为了改进植生滞留槽基质单一、渗透性差的缺陷,选择免烧结改性粉煤灰陶粒为植生滞留槽基质既可废物利用又可保护环境。选择盐酸、氢氧化钠、氯化铁和稀土离子四种不同类型的改性剂对粉煤灰进行湿法改性,结果表明稀土离子改性粉煤灰除磷效果最好。通过单因素法和响应面法优化粉煤灰的改性条件,确定了稀土离子改性粉煤灰的最佳制备条件是：浸渍浓度0.6g/100mL,浸渍pH9.0,浸渍时间16.00h,其中各因素的效应关系为浸渍浓度>浸渍pH>浸渍时间,此时改性粉煤灰对磷的去除率可达97.90%。观察改性前后粉煤灰的组成及结构特征变化,可初步探讨粉煤灰的改性机理。本研究利用XRD对粉煤灰样品进行物质分析,通过JADE软件来判断改性后粉煤灰的晶体类型;利用SEM对粉煤灰的微观表面结构进行观察,分析改性前后粉煤灰表面的结构变化;利用EDS对粉煤灰的组成元素进行检测,分析改性前后粉煤灰的组成变化。通过XRD图分析发现,只有NaOH改性粉煤灰生成了新的矿物相,其他三种改性剂改性的粉煤灰并没有生成其他矿物相,只是峰的强度发生了变化,即利用盐酸、氯化铁和稀土离子对粉煤灰进行改性均属于物理改性,只有氢氧化钠对粉煤灰的改性属于化学改性;通过SEM图和EDS图谱分析发现,粉煤灰改性前后的主要变化有:表面由致密光滑变得粗糙不平,颗粒形状被破坏,不同的改性剂对粉煤灰的腐蚀程度不一样;改性前后粉煤灰各元素含量均有变化,其中氯化铁和稀土离子改性粉煤灰中分别负载有铁元素和稀土元素,说明改性剂已成功负载于粉煤灰,也使得粉煤灰的吸附性能得到增强。为了制备一种比表面积大、强度高、吸附性能好的适合于植生滞留槽的新型免烧结粉煤灰陶粒,本研究以稀土离子改性粉煤灰和水泥为主要原料,以氢氧化钠和氧化钙为粉煤灰活性激发剂,以膨胀珍珠岩为轻质材料,以水玻璃为耐酸剂和粘结剂,经过搅拌、成型和自然养护等过程制得。通过单因素实验和正交实验得出,免烧结粉煤灰陶粒的最佳制备条件是:稀土离子改性粉煤灰60%,水泥20%,轻质材料10%,激发剂10%,其中在每100g原料中喷入蒸馏水36g,外加耐酸剂9g;各因素对粉煤灰陶粒的比表面积的影响顺序为:稀土离子改性粉煤灰>水泥>轻质材料。自制的新型免烧结粉煤灰陶粒通过测试得到其理化性能结果为:破碎率与磨损率之和为3.2%,含泥量为0.46%,盐酸可溶率为1.08%,空隙率为49.5%,比表面积为3.96×104cm2/g。各项性能指标均符合国家标准《轻骨料测试方法进行》(GB 2842—817)和行业标准《水处理用人工陶粒滤料》(CJ/T 299—2008)中的规定。说明本研究所制得的新型免烧结粉煤灰陶粒表面粗糙,比表面积大,空隙率高,抗酸雨能力强,是一种性能优良的人工陶粒滤料。植生滞留槽装置实验表明,免烧结粉煤灰陶粒可以显著提高装置的渗透速率以及对磷的去除效果,使得雨水通过植生滞留槽装置后磷的含量显著降低,磷的去除率高达87.37%;新型免烧结粉煤灰陶粒吸附磷的动态模拟实验表明,总磷在粉煤灰基质的衰减符合一级反应方程。