負(fù)載鐵生物炭對富營養(yǎng)化水體中磷的捕集與再利用.pdf

1、隨著城市和工業(yè)的不斷發(fā)展，以及農(nóng)業(yè)化肥和含磷洗滌劑的大量使用，湖泊水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象已經(jīng)越來越嚴(yán)重，同時，磷元素又是一種不可更新、難以替代的資源，就陸地而言，具有不可持續(xù)利用的特性。因此，緩解日益嚴(yán)重的富營養(yǎng)化問題與磷資源逐漸匱乏之間矛盾的最佳途徑就是積極做好富營養(yǎng)化水中磷回收的研究。
　　本研究采用水葫蘆作為原料制備載鐵生物炭(MW450)，通過吸附動力學(xué)、吸附等溫線、pH影響實驗、共存陰離子競爭實驗等實驗研究其對磷(P)的捕集能

2、力，并結(jié)合XRD、SEM-EDS、XPS等技術(shù)進行機理分析;將MW450應(yīng)用到實際滇池富營養(yǎng)化水體中進行吸附穿透實驗，研究其投入到實際中應(yīng)用的吸附潛力;根據(jù)吸附實驗結(jié)果，分別用不同的脫附劑、不同的脫附時間等實驗來研究飽和吸附的MW450解磷及循環(huán)使用的能力;基于此將從MW450脫附的含磷的溶液按照不同方式施入砷污染的水稻盆栽中，探究對水稻不同部位As、Fe、P元素積累的影響，最終實現(xiàn)磷的再利用。主要的研究結(jié)論有:
　　1.在450

3、℃條件下制備的負(fù)載鐵生物炭(MW450)對P的吸附能力最強;根據(jù)Langmuir-Freundlich模型擬合的飽和吸附量約有5.07mg g-1。
　　2.對于初始濃度1，5，15 mg l-1，pH值為2-9的含磷溶液，MW450去除率可以達(dá)到90％以上;陰離子Sb(OH)6-，NO3-和SO42-對MW450吸附P的過程影響較小。
　　3.通過將MW450用于實際的富營養(yǎng)化水體(初始P濃度為0.71-0.94 mg l

4、-1)，以探究吸附P的效率，結(jié)果顯示約96％的P能夠被去除，開始發(fā)生穿透和完全穿透時的床體積數(shù)最大可以達(dá)到1019和4573，表明MW450在富營養(yǎng)化水體治理方面具有應(yīng)用的潛力。
　　4.根據(jù)XRD結(jié)果顯示:MW450表面存在Fe3O4和Fe2O3，磁滯回線結(jié)果顯示其飽和磁化量為45.8 emu g-1，因此可以采用磁性分離技術(shù)對P進行回收;根據(jù)XPS結(jié)果，MW450吸附P的機理主要是表面絡(luò)合和配位體交換。
　　5.使用濃度

5、為30 mmol l-1 NaOH溶液對吸附飽和的MW450進行脫附，結(jié)果顯示脫附率可以達(dá)到90.34％;吸附-脫附循環(huán)實驗結(jié)果表明，第1次的吸附-脫附后對P的脫附量明顯降低，3次循環(huán)以后脫附量基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，最大循環(huán)次數(shù)可達(dá)11次以上，脫附率能保持在51％左右。
　　6.將飽和吸附的MW450脫附后得到的含磷溶液應(yīng)用到含有As污染的水稻盆栽實驗中，驗證了低磷狀態(tài)的土壤能促進水稻根表鐵膜的形成，還發(fā)現(xiàn)不同形式的施加磷溶液均能不同