50锆、铁水合氧化物对磷酸根的吸附.pdf

维普资讯 离子交换与吸附，2006，22(4)：363～368 10N EXCHANGEANDADSORPTION 文章编号：1001—5493(2006)04-0363-06 锆、铁水合氧化物对磷酸根的吸附宰 董庆洁 周学永 邵仕香 孟 欣 郭 星 丁 涛 天津JET-大学生物与化学工程学院，天津 300191 摘要：将氯氧化锆、三氯化铁分别与双氧水和氨水反应，生成锆、铁水合益 氧化物．用这两 种氧化物作为吸附荆对水中的磷进行吸附。讨论了吸附过程对吸附容量的影响因素(温度、pH、 时间)及除磷机理．实验结果表明，在低的pH值下，吸附容量最大；该吸附过程主要是以离 子交换反应进行的吸热过程；可以用Freundlich方程表示静态吸附的吸附等温线；吸附动力学 符合一级反应方程。 关键词：水合氧化物；磷酸根；吸附剂；离子交换 中图分类号：TQ460．31 文献表识码：A 1前 言 磷是引起水体富营养化的主要元素之一。为了有效地控制水体中磷的含量，防止水体 富营养化，对于人们生活、生产的污水在排放江河、湖泊之前，必须进行除磷处理 l【J。用 吸附法除磷技术因其高效快速、无二次污染、易操作的特点，越来越引起人们的关注 】。 选用价格低廉、材料易得、制备简单、吸附容量大、再生容易的吸附剂是研究者们关注的 重点 们。无机水合氧化物对水中的阴离子有较强的吸附作用 ．刀【，但用无机水合金属氧化物 对水中磷进行吸附，国内尚未见报道。本试验分别用氯氧化锆、三氧化铁与双氧水、氨水 反应生成锆、铁水合氧化物，将这两种氧化物作为吸附剂，对含磷水溶液进行吸附试验并 研究其吸附性能。 2实验部分 2．1 仪器与材料 pH．25酸度计，自动酸碱滴定仪 (665一Dosimat682，Merohm；Swiss)，WH-4多功能震 荡器，721型分光光度计，三氯化铁，氯氧化锆，双氧水，氨水，均为分析纯。 ·收稿 日期z20o5年 12月5日 项目基金：天津市 自然科学基金 (项 目编号：023608111) 作者简介z董庆洁(I952一)，女，天津市人，副教授． 维普资讯 ·364· IonExchangeandAdsorption 2006年8月 2．2 无机水合氧化物的制备 在浓度为 50％ (体积含量)的三氯化铁、氯氧化锆两种水溶液中分别加入与铁、锆等 摩尔的双氧水，搅拌反应 1．5h后，用20％的氨水调节溶液的pH值至9l0。在70C80C 下搅拌反应 3h，反应后的悬浮液熟化 5h，用蒸馏水洗涤沉淀物至洗出液中检测不出氯离 子，滤出沉淀物，于 70~C~80C下干燥。将干燥后的固体碾成粒径适宜的颗粒，即为水合 氧化铁和水合氧化锆。 2．3 静态吸附 称取 O．1g的颗粒适度的水合氧化铁、氧化锆作为吸附剂，分别放在 30ml浓度为 100mg／L的磷酸根水溶液中，用HC1或NaOH调节溶液的pH值，在多功能震荡器 (或定 时摇晃)于室温下吸附8h。滤出固体，用氯化亚锡还原光度法测定溶液中磷酸根的含量， 计算吸附容量和去除率。 2．4 表面电荷的测定 将一定量的2种吸附剂加到用无二氧化碳水配制的0．Smol／L高氯酸钠溶液中，在氮 气吹脱下，用 自动酸碱滴定仪滴定悬浮液和滤液。用 50mmol／L的高氯酸钠溶液将 pH值 调到3．5，用46mmol／L的氢氧化钠滴定溶液的pH值至 ll。在给定的pH值下，通过对悬 浮液和滤液的滴定体积之差计算净滴定曲线。从净滴定曲线计算表面电荷 。 3结果与讨论 3．1 吸附剂表面特质的表征 3．1．1 2种水合氧化物吸附荆分子式的确定 将锆、铁两种水合氧化物吸附剂进行热失重分析，测得其 TGA 曲线，从该曲线可看 出锆、铁水合氧化物失水温度分别为310K~420K和300K~340K。对TGA曲线积分得到失 重百分数，由下式可计算每摩尔氧化物中所含水分子的摩尔数 ，l。