煤矸石對(duì)水中磷的吸附特性研究.pdf

1、水體富營(yíng)養(yǎng)化是我國(guó)以及全球亟待解決的環(huán)境問題之一。磷是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的決定性因子，去除水體中的磷是解決水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵所在。煤矸石是我國(guó)排放量較大的工業(yè)固體廢棄物之一，其堆放在環(huán)境中，對(duì)生態(tài)環(huán)境以及人類健康都產(chǎn)生了一定危害。本文利用固體廢棄物煤矸石作為吸附劑，降低水體中的磷含量，為解決水體富營(yíng)養(yǎng)化和煤矸石的利用提供了參考數(shù)據(jù)。
　　本研究使用了多種分析方法對(duì)吸附材料進(jìn)行了表征分析，揭示了其吸附磷的可能性。研究了不同粒徑、溶液p

2、H、共存離子、溫度和初始濃度等條件對(duì)煤矸石吸磷效果的影響。利用不同吸附等溫模式、吸附動(dòng)力學(xué)模式以及熱力學(xué)公式擬合了已得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)吸附過程進(jìn)行了分析，探究了煤矸石吸附磷的反應(yīng)機(jī)理。同時(shí)，研究了吸附飽和的煤矸石解析磷的效果以及煤矸石中微量重金屬元素的浸出性，為煤矸石的實(shí)際應(yīng)用提供了一定的參考價(jià)值。獲得的主要結(jié)論如下:
　　(1)高嶺土和石英是煤矸石的主要成分，煤矸石的結(jié)構(gòu)是片狀的;BET測(cè)試結(jié)果表明煤矸石的孔徑分布不均勻，以中孔

3、為主，含有少量的大孔和微孔;
　　(2)粒徑小于200目的煤矸石體現(xiàn)良好的吸磷性能;最佳pH值為6-7;環(huán)境介質(zhì)對(duì)磷的吸附影響不大;溫度升高有利于吸附反應(yīng)進(jìn)行，屬于吸熱反應(yīng);
　　(3)吸附等溫線可知煤矸石對(duì)磷的最大吸附量為2.26 mg/g，高于高嶺土和蒙脫石等其他天然礦物質(zhì)對(duì)磷的吸附量。煤矸石對(duì)磷的吸附過程更符合Langmuir模型、偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，說(shuō)明煤矸石對(duì)磷的吸附屬于單層吸附、吸附類型為化學(xué)吸附。顆粒內(nèi)擴(kuò)散方程中

4、三個(gè)階段的擬合效果較好，說(shuō)明外擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模式共同決定了反應(yīng)速率。由熱力學(xué)結(jié)果可知，吸附反應(yīng)是自發(fā)、吸熱、物理吸附的過程。綜合動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)研究結(jié)果，煤矸石吸附磷的反應(yīng)是物理吸附和化學(xué)吸附共存的過程;
　　(4)在酸性溶液中煤矸石的解析磷效果最好，其次為堿性溶液，在純水中也有少量的析出。在一定濃度范圍內(nèi)，酸和堿的濃度越高，解析效果越好。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的浸泡，煤矸石的浸出液只檢出一種重金屬元素Zn，且其含量遠(yuǎn)低于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)