废水中磷和氟同步去除工艺分析.doc

废水中磷和氟同步去除工艺分析 磷和氟是水体小典型的污染物质?水体屮存在过量的磷会导致水体富营养化，破坏水生 态环境?富营养化水体中极易生长的铜绿微藻和富营养化引起的赤潮水体，对人体健康和水 厂、养殖业产生极大危害?而水中过量的氟会通过食物链进入人体，导致氟骨病，甚至危害 神经系统.我国对这两种污染物质有着严格的控制，在《污水综合排放标准》(GB 8978-1996) 一级标准屮对总磷和氟的限值分别是0.5 mg?—1和10吧?L-1 (以氟化物计)，在《生 活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)对氟化物的限值是1 mg?L-1. 目前，废水除磷的方法主要有生物法、化学沉淀法、吸附法、膜技术处理法等;除氟方 法主要有吸附、沉淀、离子交换以及膜分离技术等.其中吸附法因工艺简单，条件易控，运 行可靠，且可达到深度处理的目的，而受到广泛关注?吸附剂是吸附法的核心，众多的吸附 剂被开发出来用于磷和氟的去除，其中某些金属氧化物吸附剂市于能与磷、氟离子形成配位 络合物，具有良好的吸附选择性而tl益引起研究者重视?杨硕等用共沉淀法制备出除氟的羟 基氧化钻，实验表明，当控制沉淀吋间为10 h,沉淀终点pH值为7左右，烘干吋I可为72 h, 焙烧温度在100°C以下时，可以得到高吸附容量的除氟瓮基氧化错;Dou等利用光谱学的方法 研允了纳米水合氧化鉛(HZO)除氟的性能和原理，该研究表明，HZO通过表而的口市疑基 与F-进行配体交换来吸附F-,在pH值为4和7时，最大吸附量分别为124 mg?g-l和68 mg ?g-l,酸性条件能促进配体交换的进行.Su等的研究也发现纳米氧化错对磷的吸附属 于内层络合吸附，pH值在6.2吋，最大吸附量达到99.01 mg?旷1,且具有很好的选择吸 附性，其表面的轻基起到了关键作用.Connor等研究了二氧化钛对磷的吸附性能，结果表 明，磷酸根可以与二氧化钛表面形成二齿配位体络合物.然而，这些金屈氧化物在常态下通 常以微纳尺寸的形式存在，直接应用于固定床或其他流态吸附系统中时存在水损大、易流失 和难回收等缺点?为此，有研究者开始将金属氧化物与大颗粒的多孔载体相结合来制备复合 吸附剂以突破金属氧化物难以工程应用的技术瓶颈?辛琳琳等将Ti和La负载到活性炭上制 备出复合吸附材料TLA,并研究了其砂氟共除的性能;Pan等将水合氧化铁(UFOs)负载到树 脂制备复合吸附剂用于去除水体中的磷，研究结果表明，离子交换树脂表面含有固定电荷的 载体，由于Donnan膜效应，具备对水屮带反电荷的污染物离子的预富集作用，从而可以强 化吸附剂对磷的去除，显示了树脂载体的独特优势. 总体而言，在现有的研究中，大多吸附剂只能对磷或氟-?种污染物有较好的吸附效果, 不具有同时高效去除磷和氛的能力?实际上，在自然水体或者地下水中，磷和氟往往是同时 存在的.因此，本研究拟将对磷和氟具有特异吸附性能的钛氧化物和错氧化物负载于大孔的 阴离子交换树脂内，制备新型的复合吸附剂，结合金属氧化物对磷和氟的特异吸附能力和大 颗粒载体优良的水力学性能，达到同时去除磷和氟的目的. 1材料与方法1.1试剂 四氯化钛、八水氧氯化错、磷酸二氢钠、氟化钠、氢氧化钠、氯化钠、盐酸、抗坏血酸、 钳酸盐、酒石酸锂钾、硫酸、乙酸、柠檬酸钠、无水乙醇，以上药品均购于南京晚晴化玻仪 器有限公司，级别为分析纯.D201树脂由杭州争光树脂有限公司提供，粒径在0.5?1mm之 间,季镀基含量为2~5 mmol ?g-l,孔径大小在2?100 nm之间. 1.2仪器 电热鼓风干烘箱（XTT5118-0V50,杭州雪中炭）、恒温振荡器（SHA-B,国华电器）、精 密增力电动搅拌器（JJ-1,国华电器）、实验室pH计（PHSJ-5,上海仪电）、紫外可见分光 光度计（UV2450,岛津制作所）、电子天平（SQP,赛多利斯科学仪器）、多参数离子浓度计（般 特）、扫描电镜 SEM （S-3400N II,日本 Hitachi 公司）、X 射线能谱仪 EDS （EX-250, I10RIBA 公司）、X射线衍射仪（XTRA,瑞士 ARL公司）、电感耦合等离子直读光谱仪ICP （Optima 5300DV,美国PE公司）. 1.3实验方法1.3. 1吸附剂制备 本研究通过离子交换-原位沉积法制备树脂基纳米钛错氧化物复合吸附剂.其制备方法 简述如下首先，量取15 niL四氯化钛加入到250 mL盐酸-无水乙醇溶液中，加入15gD201, 室温下搅拌24 h,过滤、烘干；其后，将烘干的树脂加入到300 mL NaCl和NaOH的混合溶 液中（NaCl和NaOH的质量分数均为5%）,搅拌、过滤，去离子水润洗,609烘干得到载钛 树脂.称取40 g氧氯化钳，加入到盐酸-乙醇-水溶液中，并加入负载过钛的树