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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

水是地球上最常见的资源，没有任何一个生态系统内的生物体能离开了水而生存。其中地球表面的3/4面积被水覆盖。然而，超过97%的总供水量被包含在海洋和其他盐水体中，从而导致大部分不能直接被我们所使用。跟据相关的报道，在剩下的3％的水体中约有2.4％存在于冰盖，冰川和大气/土壤中，而无法被我们日常所使用。因此，人类必须依靠湖泊，河流和地下水中剩余的全球淡水资源的0.6％来生存。

然而，随着污染物排入水生生态系统的急剧增加，促使淡水资源质量持续恶化。虽然磷酸盐（po₄^3-）是一种必需的营养物质，但过量的磷酸盐对人体健康和自然生态系统的短期和长期都有不利影响。废水中磷的形态一般包括：有机磷、聚磷酸盐和磷酸盐，报道中的磷含量一般指的是磷酸盐的含量。磷酸盐的天然来源包括岩石和矿物质的分解、侵蚀，雨水径流和沉积，大气沉降以及动植物的释放。不过，磷酸盐的最大的来源则是人类未经处理的工农业和生活污水的排放，也包括污水处理设施不合规排放。随着人类活动的不断增加，磷酸盐向水生态系统的释放速率也随之增加。此外，它会加速水生环境中的富营养化。当湖库中磷含量超过0.02mg/l时，水体就会处于富营养化，从而使生物的稳定性和多样性的下降。

国内外研究现状

通过改性能提高生物炭自身对磷酸盐的吸附效果，也能让一些本不具备吸附能力的生物炭拥有特定的吸附能力。芝麻秸秆生物炭在未改性的情况下对水体中的磷酸盐没有吸附能力，甚至还会释放出自身的磷到水体中。利用zncl₂和mgo在naoh的情况下分别进行浸渍改性制备出的改性生物炭对磷酸盐具有良好的吸附性能，对初始浓度为20mg/l的磷酸盐溶液分别具有15.46mg/g和8.42mg/g的吸附量。常见的改性方法有物理化学改性和负载金属离子改性方法。许多研究已经证明，含有多种金属氧化物（mgo、fe₂o₃、zro₂等）的生物炭比未改性的生物炭具有更高的磷酸盐吸附能力。水溶液中的磷酸盐通过氢键与这些金属氧化物形成表面沉积（弱键）或与金属氧化物直接反应形成沉淀，也可能通过过化学反应（强化学键）形成沉淀，从而提高生物炭的磷酸盐吸附能力。胡小莲等以麦秆生物炭作为载体，采用化学共沉淀法制备了fe₃o₄ /bc复合材料，不但有效解决了纳米fe₃o₄易团聚的问题，而且还使该材料对初始浓度为50mg/l的磷酸盐溶液具有92.14%的去除率。李等通过对比mgcl₂、alcl₃和fecl₂对甘蔗渣生物炭的改性实验发现，同样吸附环境下mgcl₂和fecl₂混合浸渍改性后磁性生物炭拥有最大的吸附量为121.25mg/g。在mgcl₂和alcl₃改性条件下，不同比例的mg和al决定了生物炭吸附磷酸盐的性能。

2. 研究的基本内容

1.设置不同的锆炭比进行实验

2.设置不同的酸碱度进行实验

3.设置不同的投加量进行实验

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1.实施方案：

①分别称取2g芦苇生物炭放入500ml锥形瓶中，加入氯氧化锆与生物炭保证氯氧化锆与生物炭质量比为1:1,1:2,1:3,1:4,1:5，超声共沉淀改性制备出不同锆炭比的生物炭。取制备好的成品0.03g放入50ml初始浓度为4mg/l的磷酸盐溶液，在298k、140rpm下恒温振荡，经过24h，将溶液进行抽滤，然后分别测出水样中残留的磷酸盐浓度，根据公式计算得出吸附量。找寻到最优锆改性芦苇生物炭，作为实验研究的吸附材料。

②称取0.03gzr-bc投加到同一型号的不同的250ml的锥形瓶中，用1.5mol/l的naoh和hcl将溶液的ph调到2～12，然后加入50ml的4mg/l不同ph值的磷酸盐溶液到每一个锥形瓶中，用140rpm的恒温振荡器在25℃的温度下振荡，经过24h，将溶液进行抽滤，然后分别测定残留的磷酸盐浓度，计算出吸附量。

4. 参考文献

[1]林丽敏,梁新强,周柯锦,等.氯化钙活化稻草秸秆生物质炭的制备工艺及其吸磷性能研究[j].环境科学学报, 2016, 36(4):1176-1182.

[2]孟顺龙, 胡庚东, 宋超,等. 镧改性吸附剂废水除磷技术研究进展[j]. 环境科学与技术, 2012(s2):194-199.

[3]杨雪. 铝锆复合金属氧化物对水中砷、磷的吸附效能及机理探究[d]. 西北农林科技大学, 2016.