沸石负载氧化铁吸附除磷机理研究

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采用铁盐溶液蒸发法制备天然沸石负载氧化铁颗粒(Iron Oxide Coated Zeolite简称IOCZ),通过扫描电镜、X射线、红外线对IOCZ进行表征,结果表明:天然沸石负载氧化铁后比表面积增大,FTIR谱线在3514cm-1、1648cm-1、557cm-1、1067cm-1出现了吸收率,分别代表氧化铁表面的OH离子、水分子、Fe-OH基团、Fe-O键。   通过小试摇床实验考察了IOCZ在不同条件下吸附除磷的效果,并考察了投加量,含铁量、pH值、离子浓度等因素对吸附的影响。结果表明:与天然沸石相比,IOCZ对磷的去除效率明显增加。随着IOCZ投加量的增加,吸附量先是升高后降低,磷的去除率随着IOCZ投加量的增加而增加,考虑到去除率以及经济用量,在本研究中,将IOCZ的投加量选定为1.5g。磷去除率随着负载铁含量的增加而升高,天然原料沸石(Rawmaterialzeolite,简称RMZ)对不同初始浓度溶液中磷的去除率都很低,每种负载氧化铁的沸石对磷的去除率都高于RMZ在各初始浓度下对磷的去除率。不同的pH值对磷的去除率影响比较大,在中性条件下去除效果最好,去除率为92.6%,在碱性条件下去除率最低。实验研究共存离子NO3-,SO42-对IOCZ除磷吸附速率影响不大,吸附过程不随共存离子浓度的变化而变化。   通过中试柱状实验,考察了不同的实验条件下,IOCZ吸附除磷的效果,结果表明:随着吸附剂填料高度的减小吸附质的有效反应时间缩短,IOCZ滤料依然有很强的吸附空间,在很短的时间内就可以完成吸附作用,但是处理的合格水量单位体积所需要吸附剂IOCZ的用量相对增加。随着吸附柱内溶液流速的增加,处理的水量依次增加,但是由于吸附柱内溶液过滤速度减小,单位时间处理的水量也变小。随着进水浓度的增高,过滤水体积受到冲击,过滤水量随着含磷废水中磷浓度增加而减少,当初始浓度较低时,处理的合格水量较大。   沸石负载氧化铁做为一种改性填料,保留了沸石填料对物质的吸附截留的功能,并且沸石的表面有活性吸附位的增加,可以对水中可以对水中溶解性污染物进行吸附去除。在污水和给水深度处理过程中,IOCZ在吸附滤池中具有较高的应用价值。所以对于保障饮用水安全,保护水体环境,以及开发可持续利用的高效低耗水处理工艺,深入开展IOCZ对水中污染物的吸附特性和机理研究具有重要的意义。
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