Fe_(3)O_(4)负载非晶态(碳酸)氧化锆复合材料对磷的吸附性能及机理

有效控制富营养化和磷酸盐回收是近年来日益受到重视的问题。为此,采用溶剂热法合成了一种去除水中磷酸盐的Fe_(3)O_(4)负载非晶态(碳酸)氧化锆复合材料(MZCO),通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、高分辨率透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(ATR-IR)、X光电子能谱仪(XPS)等对其进行了结构表征、吸附性能评价和吸附机理的探究。结果表明:MZCO为Fe_(3)O_(4)负载非晶态(碳酸)氧化锆复合产物,其比表面积高达478.28 m^(2)·g^(−1)。MZCO对磷酸盐的饱和吸附容量为68.16 mg·g^(−1),在前120 min的吸附量可以达到该饱和吸附量的87.2%。对于低浓度(2 mg·L^(−1))磷酸盐溶液,MZCO在pH为5~9内能保持稳定的吸附性能,相应的吸附容量为20 mg·g^(−1)左右,Mg^(2+)、Ca^(2+)、Cl^(–)、NO_(3)^(–)、SO_(4)^(2–)和HCO_(3)^(−)等共存离子和腐殖酸(HA)对磷酸盐吸附均无较大影响。对于低浓度实际废水(5 mg·L^(−1)),经5次吸附再生后MZCO吸附量可以保持初始吸附量的84.68%;当穿透值为0.1 mg·L^(−1)时,柱吸附量可达到~1500 BV(~34.05 mg·g^(−1))。MZCO吸附磷酸盐的主要机制为静电吸引、—OH和CO_(3)^(2−)与磷酸根之间的配体交换。