摘 要

水生生物生长繁殖所必须的氮磷等元素在水体中过量存在时，会造成蓝藻等藻类在水面成片繁殖，发生水华，赤潮等现象，这种现象被称为水体富营养化。水体富营养化已经成为影响人类发展的重大环境问题。磷除了提供营养外，还是引发水华生物的生命周期中最重要的限制元素，有着其他元素不能取代的地位。因此，控制水体中磷的浓度是解决水体富营养化现象的切入点。其中，最直接有效的方式就是减少进入水体的废水的磷浓度。当前，最有前景的除磷方法属吸附法，以高岭土作为吸附剂的研究为当下热点研究方向。

高岭土是自然界中广泛分布的一类非金属矿藏资源，可在污染土壤修复及水环境治理领域发挥独特的作用。相较之下高岭土具有较高的磷吸附容量，且可通过改性进一步提升其吸附能力，据调查，镧元素对磷的阴离子有很强的吸附特性，可作为改性添加剂。

本文利用球磨法对高岭土进行改性，考察了不同转速条件球磨改性高岭土对镧的负载能力，对比了改性前后高岭土固化磷的效果。结果表明，通过氯化镧改性，高岭土的吸附容量由改性前的1.36mg/g提高到改性后的4.36mg/g，镧改性高岭土对水中磷酸盐的吸附能力相较于纯高岭土大幅提升，吸附过程符合Langmuir 模型。

关键词：磷酸根 吸附 改性高岭土 镧

Abstract

When excessive nitrogen and other elements which play an indispensable role in the growth and reproduction of aquatic organisms exist in the water ,cyanobacteria and other algae would breed over water surface,leading to water bloom ,red tide and other phenomena,which is known as water eutrophication. Water eutrophication has become a major environmental problem affecting the development of human. In addition to providing nutrition, phosphorus is the most important limiting elements of the biological life cycle of the organisms that cause red tide , phosphorus can not be replace by any other elements. Therefore, controling phosphorus concentration of water is the entry point to solve water eutrophication. Among all the methods, the most direct and effective one is to reduce the phosphorus concentration discharging to environment. At present, the most promising method of phosphorus removal is the adsorption method, using kaolin as an adsorbent has become hot research direction currently.

Kaolin, playing a unique role contaminated soil remediation and water environment management,is a class of non-metallic mineral resources which distributed widely in nature, In contrast, kaolin has a high phosphorus adsorption capacity, and can be further improved by modified , According to the survey, lanthanum can be used as modified additives as it has a strong adsorption properties on the phosphorus anion , In this paper, the kaolin was modified by ball milling method. The loading ability of kaolin modified by different rotational conditions was investigated. The effect of kaolin modified before and after on phosphorus was studied .The results shows that the adsorption capacity of kaolin was improved from 1.36mg / g to 4.36mg / g after modification, and the phosphate adsorption capacity of lanthanum modified kaolin was higher than that of pure kaolin The adsorption process is in line with the Langmuir model.

Key words ：Phosphoric acid root；The adsorption；The modified kaolin；Lanthanum

目 录

摘 要 I

关键词 I

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2 研究现状 1

1.2.1含磷废水处理 1

1.2.2 吸附材料 2

1.2.3改性方法 3

1.3研究意义，目的与内容 4

第2章 材料与方法 5

2.1吸附材料与仪器 5

2.2实验方法 5

2.2.1 改性高岭土的制备 5

2.2.2镧改性高岭土镧固定率分析 5

2.2.3吸附实验 6

2.2.4 吸附动力学研究 6

2.2.5 吸附等温线 6

第3章 高岭土的吸附性能的研究 7

3.1球磨转速对高岭土吸附性能的影响 7

3.2高岭土吸附动力学特性 8

3.3高岭土吸附等温线 10

第4章 镧改性高岭土的吸附性能探究 14

4.1镧改性高岭土的性质 14

4.2镧改性高岭土吸附动力学 16

4.3镧改性高岭土的吸附等温线 17

第5章 总结 19

参考文献 20

致谢 21

绪论

1.1研究背景

当湖泊，河流以及海湾等缓流水体中被输入大量的生物生长所必需的氮，磷等物质，就会造成藻类和各种浮游生物在水体表面成片繁殖，覆蓋水面，影响水体与大气的气体交换，从而导致水中溶解氧量(DO)下降，鱼类等水生生物大量死亡，水体浑浊，品质恶化。虽然无人工辅助的情况下，湖泊等水体也有可能自发地产生水华现象，转变成富营养状态，但这种转变在没有外界条件促进下需要的时间非常久。然而自从工业革命以来,人类活动的快速增长明显地干扰了碳，氮，磷的循环，含营养物质的废水的大量排放，短期内就可造成水华现象，严重污染水环境。因此，解决水体的N元素和P元素超标富营养化的问题已经成为国内外环境问题的当务之急。

导致水体富营养化的物质，常常为系统中含量不多甚至有限的营养物质起到关键性作用，例如海水中N元素含量有限，淡水中P元素有限，因此对海水系统而言造成水体富营养化的关键元素为N，磷则为造成淡水体系富营养化的主导因素。受污染水体中超过自净能力的P，N等营养元素来源一般为生活污水，化肥等未处理或者处理不合格的工业废水。过量营养元素导致藻类的大量繁殖，爆发生长的藻类由于生长周期短，覆蓋水面后又集中死亡，死亡后残体需要好氧微生物消耗水中的DO进行分解，在分解腐烂过程中又产生大量的N，P等营养物质重新回到水中。因此已经产生水华等现象的水体，即使没有受到外界持续地负面影响，仅仅通过自净作用是很难重新回到到受污染前的状态。

目前我国水污染现状非常的严峻，我国131个主要湖泊里已经检测出N,P超标的有67个，39座有代表性的水库中N,P超标的有12座^[1]。有效的降低污染水体中磷的浓度已经成为解决全球水体富营养化问题的关键。其中，以从源头上削减进入废水中磷的含量为防治水体富营养化的最根本方式，以减少已排放废水中磷的磷浓度为效果最好的方式。

1.2 研究现状

1.2.1含磷废水处理

目前国外有采取建设网状下水管道；域外排放污水；强制循环湖水；设置环湖保护带；禁止使用含磷洗涤剂；建设污水处理厂；改变污水流入渠道；制定流域内土地利用规划方案等方法，亚洲采取的主要措施有污染源治理；建设污水排放管道；污泥疏浚等预防富营养化的方法^[2]。