环保疏浚是治理洞庭湖流域黑臭水体重要手段,但在疏浚过程中将产生大量的疏浚余水,余水中总磷和重金属镉含量高且处理难度大,对其有效去除是防治环保疏浚二次污染的重要内容之一。本文以去除疏浚余水中的总磷和重金属镉为研究目标,选用天然沸石为原材料,采用氯化铁(FeCl3)对天然沸石进行改性制备磁性材料,通过优化材料制备条件获得对总磷和镉吸附去除效果佳的磁改性沸石,利用仪器设备考察其表面特征和结构。通过静态吸附试验,研究磁改性沸石吸附去除疏浚余水中总磷与镉的关键影响因素和去除机制。具体研究成果如下:(1)优选磁改性条件。采用FeCl3溶液浸渍烘干后高温焙烧的方式对天然沸石改性,遴选了沸石的最佳改性条件,最佳条件制备流程为:200目的天然沸石经浓度为2.5mol/L的FeCl3溶液浸泡烘干后,放入200℃的马弗炉中焙烧10 h。(2)磁改性沸石表征。采用BET比表面积分析仪、扫描电镜、X射线能量色散谱、X射线衍射对天然沸石和改性沸石的表面特性和结构进行了表征分析。BET测试结果表明,经过FeCl3改性后的沸石比表面积、孔容增大。SEM电镜表明经过改性后的沸石表面形貌更加疏松有明显的空洞,改性沸石表面附着有更细的絮状小颗粒物质,EDS显示沸石中Fe的含量由改性前的0.2%增加到改性后的0.6%,XRD图谱显示沸石的晶体结构出现了明显改变,改性后沸石的内部结构遭到了破坏。(3)磁改性沸石分步吸附去除模拟疏浚余水中总磷和镉。利用FeCl3改性沸石单独去除疏浚余水中的TP和Cd(Ⅱ),研究了磁改性沸石投加量、pH、吸附时间、吸附温度以及起始浓度等对吸附效果的影响。当磁改性沸石投加量为20 g/L,pH为8,在30℃下吸附12 h的条件下对TP的去除效果最佳,去除率达96.01%;而当磁改性沸石投加量为15 g/L,pH为6,在25℃下吸附4h时对Cd(Ⅱ)的去除效果最佳,去除率为85.69%。(4)磁改性沸石吸附去除模拟疏浚余水中总磷的动力学。通过吸附等温模型、吸附动力学模型、吸附热力学模型,理论分析了磁改性沸石对TP的吸附机制。TP在FeCl3改性沸石上的吸附符合Freundlich吸附等温模型,属于表面不均匀的多分子层吸附过程,为优级吸附,吸附以拟二级动力学方程为主,吸附过程是自发的吸热反应。(5)磁改性沸石同步吸附去除模拟疏浚余水中总磷和镉。当pH为7,改性沸石投加量为20g/L,温度为30℃,吸附时间为12h时,对TP和Cd(Ⅱ)的同步吸附去除效果最佳,此时TP的去除率为97.87%,Cd(Ⅱ)的去除率为90.22%,达到了协同去除疏浚余水中总磷和镉的目标。试验结果表明经过磁改性后的沸石对疏浚余水中TP和Cd(Ⅱ)都有显著的去除效果,两者的去除率都达到90%以上,对实际疏浚余水的治理具有重要的参考价值。