阳离子表面活性剂/金属氧化物复合改性沸石构建方法及尾水PO43-吸附去除机制研究

To further purified the low concentration of PO43- in the tail water, the study on composing method of cationic surfactant/metal oxide modified zeolite are conducted. And the composing and assembling process of different kinds of quaternary ammonium salts and metal oxides modified zeolite are developed. The PO43- removal efficiency by the composite modified zeolites are investigated and the corresponding mechanism is explored. Based on the interface adsorption and transformation process of the composite modified zeolite, the purifying process for low concentration of PO43- in the tail water is established, which provides a scientific basis and technical support for purification process of such tail water.

针对污水厂外排尾水中低浓度的PO43-等污染物，开展阳离子表面活性剂/金属氧化物复合改性沸石构建和组装方法研究，开发不同种类季铵盐和金属氧化物复合体系改性天然沸石的工艺过程方法，考察复合改性沸石吸附去除PO43-的效能及影响因素，探索复合改性沸石吸附PO43-的界面反应过程机制；建立基于复合改性沸石界面吸附和转化过程，深度去除尾水中PO43-等污染物的净水工艺原理，为此类污染水的深度净化提供科学依据和技术基础。

氮磷的超标排放是水体产生富营养化的主要因素之一，对污水厂尾水中氮磷的深度处理是防止水体富营养化产生的根本的途径。. 本项目针对污水厂外排尾水中低浓度的PO43-等污染物，采用原位负载的方法，制备了羟基铁氧化物改性沸石（Fe-Zeolite）和铁锰氧化物改性沸石（FMBO-Zeolite），并用于对氨氮（NH4+）和正磷酸盐（PO43-）的同步吸附去除，系统研究了NH4+和PO43-在改性沸石表面的吸附行为和作用机制，在动态脱氨除磷工艺研究基础上，提出了一套基于改性沸石的污水厂尾水同步脱氨除磷工艺设计。以污水厂Orbal氧化沟为研究对象，以污水中总氮(TN)、总磷（TP）等特征污染物的深度去除及节能降耗为目标，在污水处理厂开展了工程研究（30,000 m3/d），对常温期及低温期典型运行时段氧化沟的运行参数进行了优化，并对氧化沟优化过程特征及污泥特性进行了研究，形成了一套Orbal氧化沟典型时期工程化运行与调控的技术方法。常温期运行时，保证其他原有参数不变，曝气模式调整为4-2-2模式；低温期运行时，曝气模式调整为4-3-3模式，将进水口前曝气转碟调整至高转速，同时延长污泥龄至20d，增大沟内生物量至7500 mg/L。. 针对水体中低浓度PO43-污染问题，采用对磷具有强亲和力的稀土元素镧（La）和常见金属元素铁（Fe），探究了基于双金属轨道杂化激活晶格氧的镧铁水合金属氧化物的合成方法,考察了材料对PO43-的去除效能和去除机制。通过多种金属掺杂、孔结构及表面配体调控等手段设计合成出新型高效的含氧阴离子吸附剂，通过系统评估，建立了吸附剂结构性质与吸附性能间的关系，为含氧酸阴离子吸附剂的设计研发提供参考。过渡金属水合氧化物材料的含氧阴离子吸附性能顺序为FeOH＜NiOH＜Fe-Ni＜Fe-Zr＜ZrOH。镧锆双金属水合氧化物对磷酸根的吸附容量达到了160 mg P/g，是镧水合氧化物和锆水合氧化物的近4倍，镧锆双金属水合氧化物的吸附强化特性显著。