铝锰%26沸石复合吸附材料强化去除水中氨氮与磷酸盐

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文铝锰&沸石复合吸附材料强化去除水中氨氮与磷酸盐专业：环境科学与工程硕士生：张楠指导教师：吴鹍副教授摘要地表水体富营养化一直是困扰城市生态文明建设的重大环境问题，然而对于微污染水源同步脱氮除磷技术的研究较少。本实验拟合成一种新型高效的铝锰&沸石颗粒吸附剂（GAMZA，GranularAluminum-Manganesebimetaloxide&ZeoliteCompositeAdsorbent），即将亲铵的改性沸石与表面富含羟基的铝锰金属氧化物通过机械挤压的方式制成小棒状颗粒吸附剂，利用SEM-EDS、FT-

2、IR、XRD、BET、XPS等技术手段对吸附剂进行表征分析，并研究吸附剂去除氨氮/磷酸盐的吸附动力学、吸附等温线和pH影响特性。此外，还通过吸附-解吸实验对GAMZA的再生循环利用性能进行了评估。主要研究成果如下：（1）通过氨氮吸附效果对比，最终确定选用0.8mol/L的NaCl对天然斜发沸石进行改性；通过对比不同比例的铝锰和沸石粉末混合吸附剂对氨氮/磷酸盐的去除效果，确定了复合吸附剂的最佳质量配比为铝锰氧化物粉末：沸石粉末=2:3；以聚乙烯醇（PVA）为粘结剂，通过机械挤压造粒，制备出尺寸为d1.5mm*2.5mm、容重为0.6g/

3、cm3的圆柱状GAMZA颗粒。（2）用多种表征技术研究GAMZA表面特性及结构特征，结果表明：纳米级的非晶相铝锰金属氧化物包覆或嵌入在晶相的沸石细颗粒表面和空隙中形成大颗粒；FT-IR图谱表明造粒过程对材料没有产生破坏，实现了官能团的有效集中；GAMZA最大载荷和平均抗压强度分别为32.45N和7.3MPa；比表面积为14.4m2/g；等电点为8.53；主要由C、H、O、Al、Mn、Si、S、Na几种元素组成。（3）GAMZA对氨氮和磷酸盐的吸附动力学特征均符合拟二阶动力学模型，以化学吸附为主，且颗粒内扩散不是控制吸附过程的唯一步骤。

4、结合表征结果得出，GAMZA对氨氮的吸附以离子交换为主，对磷酸盐以表面络合为主。分析吸附热力学参数发现，GAMZA对氨氮/磷酸盐的吸附反应都是自发吸热的熵增过程。溶液pH变化对氨氮吸附效果的影响不大，而对磷酸盐的影响较为显著，随着pH西安建筑科技大学硕士学位论文（4-10）增加磷酸盐的去除效率降低。共存阳离子Ca2+、Mg2+对氨氮的吸附影响较大，共存阴离子F-、CO2-3对磷酸盐的吸附影响较大。相比于单一污染物体系，复合污染条件下氮、磷污染物的饱和吸附量分别由12.9mg-N/g和9.3mg-P/g降低为7.1mg-N/g和6.4m

5、g-P/g。此外，在浓度较低时，两种污染物之间的相互影响不明显，而在高浓度条件下（C0>50mg/L）两者呈现出相互抑制作用。（4）GAMZA具有良好的回收利用价值，用0.4mol/L的NaHCO3作为淋洗液，经五次循环再生后仍有较高的吸附量；此外，动态吸附实验表明：GAMZA吸附剂具有较明显的水质改善效果且可多次利用，有望应用于水体富营养化的有效预防与污染处理。关键词：铝锰金属氧化物；沸石；颗粒化；氨氮；磷酸盐；吸附西安建筑科技大学硕士学位论文StudyontheEnhancedRemovalofAmmoniumandPhospha

6、tefromAqueousSolutionbyGranularAluminum-Manganesebimetaloxide&ZeoliteCompositeAdsorbentSpecialty:EnvironmentalScienceandEngineeringName:NanZhangInstructor:associateprofessor.KunWuABSTRACTEutrophicationofsurfacewaterhasbeenamajorenvironmentalproblemthatpuzzlestheconstruc

7、tionofurbanecologicalcivilization.However,fewstudieshavebeencarriedoutonthesimultaneousremovaltechnologyofammoniumandphosphorusfrommicro-pollutedwater.Thisstudyisintendedtodevelopanovelandefficientgranularadsorbent(GAMZA,GranularAluminum-Manganesebimetaloxide&ZeoliteCom

8、positeAdsorbent).Rodparticleadsorbentwaspreparedbymechanicalextrusionmethodbyusingthemodifiedzeolitethatisonin