铁氧化物负载吸附剂强化磷酸盐去除研究

"Engineering,2019,11,366-394 http://www.scirp.org/journal/eng ISSNOnline:1947-394X ISSNPrint:1947-3931DOI:10.4236/eng.2019.117027Jul.17,2019 366 Engineering EnhancedRemovalofPhosphatesbythe AdsorbentConsistingofIronOxideLoadedon PorousChitosan/CelluloseAcetateParticle NancyM.Waweru1,2,JingjingYang1,HerbertC.Bolokonya1 1SuzhouUniversityofScienceandTechnology,Suzhou,China 2DepartmentofCivilEngineering,UniversityofNairobi,Nairobi,Kenya 本文的研究焦点在于探讨一种创新的吸附剂，即负载氧化铁的多孔壳聚糖/醋酸纤维素颗粒，用于从水溶液中高效、经济地去除磷酸盐。磷酸盐通常存在于废水之中，其去除对于全球范围内的水处理至关重要。文章中，作者通过将壳聚糖与乙酸纤维素混合，并负载上铁氧化物，制备出吸附剂珠粒，以考察其对磷酸盐的吸附性能。 实验采用批量实验方法，详细研究了不同条件对磷酸盐吸附效果的影响，包括接触时间、初始磷酸盐浓度、吸附剂量、pH值以及温度。ζ电位测量也被用来理解吸附过程中的表面特性。结果表明，吸附过程对pH值极为敏感，这意味着溶液的酸碱性显著影响吸附效果。 对于吸附动力学，研究发现吸附过程可以分为两个阶段：快速吸附阶段和慢速渐进阶段。在所有测试条件下，伪二阶模型都为吸附动力学提供了最好的拟合，揭示了吸附过程中化学吸附起主导作用。而Langmuir和Freundlich等温线模型则用于解释平衡吸附数据。实验数据显示，Langmuir模型最适配，预测的最大吸附容量高达958μg/g，表明在特定条件下，单分子层吸附占主导。同时，Freundlich模型也给出良好的匹配，预测的最大吸附量为233μg/g，这与实验观测值相当接近。 扫描电子显微镜（SEM）图像显示，吸附剂具有大孔结构，这有利于磷酸盐的吸附。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射光谱（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分析进一步揭示，磷酸盐在HFO-CS/CA珠粒上的吸附主要由表面络合作用引起，氮参与了这一过程。 负载氧化铁的多孔壳聚糖/醋酸纤维素颗粒作为吸附剂表现出优异的磷酸盐去除能力，尤其在pH调控下，可能成为废水处理领域的一种高效解决方案。这一研究为开发新型环境友好型吸附材料提供了新的思路，同时也为磷酸盐的环境治理提供了理论基础和技术支持。"