高温煅烧稀土矿渣对水体中磷的吸附过程与机理

摘要

将稀土矿渣废弃物煅烧制备成具有优良吸附脱磷性能的低成本吸附剂(CRES).通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X射线荧光光谱(XRF)、比表面与孔分析(BET-BJH)、热重分析(TGA)等手段对制备的CRES进行系统表征.研究了CRES对磷吸附-解吸附过程的吸附等温线和吸附动力学,并考察了溶液pH值对磷吸附的影响.结果表明,CRES具有较好的孔隙结构,表面含有Ba、V、Si、Y、Ca、Fe、Yb等金属和类金属元素化合物,溶液pH值(2.2～10.0)对磷吸附无明显影响.Langmuir模型能较好拟合等温吸附数据(R2=0.932 5,n=5),CRES对磷酸根的最大吸附能力达152 mg·g-1,高于普遍报道的除磷吸附剂的吸附能力.吸附动力学试验表明,吸附过程在4 ～6 min就达到平衡,准二级动力学模型很好地描述了吸附过程,表明化学吸附起到主导作用;物理吸附过程主要存在于吸附的初始阶段,这与CRES表面含有多种金属和类金属元素以及良好的孔隙系统有关.