水合氧化锆对水中磷酸盐的吸附特征及机制

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1、学校代码：10264研究生学号：M150306585上海海洋大学硕士学位论文题目：水合氧化锆对水中磷酸盐的吸附特征及机制英文题目：AdsorptionCharacteristicsandMechanismofPhosphatefromAqueousbyHydrousZirconiumOxide专业：环境科学与工程研究方向：利用吸附法去除水中污染物姓名：王星星指导教师：林建伟教授二O一八年五月十八日上海海洋大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所

2、取得的成果。除文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海海洋大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权上海海洋大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，

3、在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月上海海洋大学博/硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名工作单位职称备注仇雁翎同济大学教授主席上海清宁环境规划甘树应高级工程师委员设计有限公司马红梅中国极地研究中心高级工程师委员章喆上海海洋大学无秘书答辩地点2110答辩日期2018/5/23摘要水合氧化锆对水中磷酸盐的吸附特征及机制摘要磷（P）通常被认为是对藻类生长产生限制性的营养物质，并且过量浓度的磷以磷酸盐的形式存在上覆水中，可引起地表水体例如河流、湖泊、水库和溪流的富营养化。因

4、此，为了防止地表水体发生富营养化，在排放废水之前从废水中去除磷酸盐是非常重要的。目前已经开发出许多物理、生物和化学方法等以用于去除废水中的磷酸盐。在这些技术中，吸附法被认为是一种非常有前途的去除废水中磷酸盐的方法，因为它的磷酸盐去除效率高、成本划算、设计简单、操作方便并且可从废水中回收磷酸盐。近年来，金属氧化物中的锆（Zr）基材料作为吸附剂从水溶液中除去磷酸盐已经在研究领域中引起了相当大的关注。锆的氧化物/氢氧化物可通过路易斯酸碱相互作用形成内层配合物而具有较高的磷酸盐结合能力。水合氧化锆还具有在碱性溶液中容易再生、无毒、环境

5、友好、在水中的溶解度低以及良好的物理和化学稳定性等优点，因而将其作为吸附剂去除废水中磷酸盐是非常有前景的。应该指出的是，有两种类型的水合氧化锆（ZrO2）。一种是无定形ZrO2，另一种是结晶ZrO2。与晶体ZrO2相比，无定形水合ZrO2通常表面羟基的量更高，因此认为它对于从废水中除去磷酸盐更有效。水合氧化锆通常可通过溶液沉淀法制备得到。不同的沉淀pH值所制备得到的水合氧化锆的表面特性可能是不同的，因而对水中磷酸盐的吸附特征可能也是2+2+不同的。此外，废水中通常含Ca和Mg等阳离子，它们的存在可能会影响到2+2+水合氧化锆对

6、废水中磷酸盐的吸附去除，并且水中共存的Ca和Mg等阳离子对不同沉淀pH值条件下制备的水合氧化锆吸磷的影响可能是不同的。但是，目前国内外对于这方面还鲜见报道。另外，现阶段制备得到的水合氧化锆的吸磷容量仍然还不够高，需要进一步提高。先前的研究发现，Mg(OH)2对水中磷酸盐具备一定的吸附能力，那么如果将Mg(OH)2与ZrO2进行复合，有可能制备得到一种吸附效果更佳的除磷吸附剂，目前国内外关于这方面的报道也是比较少见的。为此，本文首先研究了沉淀pH值分别为4.8、8.0和10.6条件下制备的水合2+氧化锆对水中磷酸盐的吸附作用，重

7、点研究共存Ca的影响。结果表明，共存的+Na仅仅略微促进了沉淀pH值为4.8和8.0时所得水合氧化锆对水中磷酸盐的吸附，却明显促进了沉淀pH值为10.6时所得水合氧化锆对磷酸盐的吸附。共存的2+Ca仅仅略微促进了沉淀pH值为4.8时水合氧化锆对磷酸盐的吸附，却极大地i上海海洋大学硕士学位论文-促进了沉淀pH值为8.0和10.6时水合氧化锆对磷酸盐的吸附。共存的HCO3和2-SO4抑制了水合氧化锆对磷酸盐的吸附，且它们对沉淀pH值为4.8时水合氧化锆吸磷的抑制作用明显大于对沉淀pH值为8.0和10.6时水合氧化锆的抑制作用。不同

8、沉淀pH值条件下制备的水合氧化锆对水中磷酸盐的吸附能力均随着溶液pH值的增加而降低。不同沉淀pH值条件下所得水合氧化锆对水中磷酸盐的吸附平衡数据可以采用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Redushckevich（D-R）等+2+温吸附模型加以描述。存在