低價錳氧化物的制備及高效吸附水中磷的實驗研究.pdf

1、本實驗采用氧化法+化學(xué)沉淀法制備出低價錳氧化物并研究其對水中磷的吸附作用。采用掃描式電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、X射線光電子能譜(XPS)、熱重分析(TGA)以及Zeta電位分析等方法對吸附劑吸附前后的表面形態(tài)，化學(xué)組成及其吸附磷機(jī)理進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明制備的吸附劑為無定形的微米級顆粒，主要組成成分為二價和三價錳的羥基氧化物，其零電荷點約為6.6。實驗研究了吸附時間，吸附劑投加量，溶液初始p

2、H，離子強(qiáng)度等因素對吸附劑吸附磷效果的影響;進(jìn)行了吸附動力學(xué)，等溫吸附及吸附熱力學(xué)實驗研究和數(shù)據(jù)擬合;探究了不同共存離子對磷的吸附效果的影響;最后根據(jù)宏觀和微觀分析得出錳氧化物對磷的吸附機(jī)理。實驗結(jié)果顯示:(1)吸附時間為24h時吸附可以達(dá)到吸附平衡;(2)吸附劑投加量為0.20g/L時去除率和吸附容量可以獲得最佳統(tǒng)一;(3)在pH6～11的范圍內(nèi)磷的去除率保持在92％以上，并在pH為7時取得97.5％的最大去除率，顯示出吸附作用對溶液

3、pH的依賴度低;(4)不同電解質(zhì)濃度對吸附效果影響很小，表明吸附為特性吸附，在吸附劑表面形成內(nèi)配位絡(luò)合物;(5)K+和Ca2+對磷的吸附均有不同程度的抑制作用，NO3-可以促進(jìn)磷的吸附，SO42-對磷的吸附具有一定的抑制作用，低濃度的CO32-和SiO32-對磷的吸附抑制作用較小，高濃度的CO32-和SiO32-對磷的吸附抑制明顯;(6)準(zhǔn)二級動力學(xué)方程可以更好地描述羥基氧化錳吸附磷的動力學(xué)過程，表明吸附過程可能為化學(xué)吸附;(7) La

4、ngmuir等溫吸附模型可以非常好的擬合不同溫度下的實驗數(shù)據(jù)，表明吸附應(yīng)該為均勻的單分子層吸附，Langmuir方程得到的30℃下pH為7時的吸附容量為108.7mg/g，吸附容量較大;(8)熱力學(xué)的分析表明磷的吸附為吸熱和自發(fā)過程，熵增表明了此吸附作用的穩(wěn)定性;(9)分析研究表明，錳羥基氧化物對磷的吸附機(jī)理主要為:磷酸根與錳羥基氧化物表面的羥基發(fā)生置換，與錳羥基氧化物形成內(nèi)配位絡(luò)合物。本實驗制得的錳羥基氧化物吸附劑對磷有很好的特性吸附