磷在纳米铁基氧化物/水微界面的反应过程与形态转化机制研究

环境微界面是一个复杂的反应体系，影响着污染物的迁移和形态转化。在天然水体和水处理过程中，纳米金属氧化物/水微界面是典型的环境微界面之一，磷作为水质处理的重要污染物，其在纳米金属氧化物/水微界面的迁移和形态转化机制尚未完全阐明。本研究以磷在纳米金属氧化物/水微界面的吸附和溶解两个重要作用过程为着重点，以具有较高磷吸附容量的铁氧化物为主要组份，通过嵌入其它组份（铝氧化物等），制备出典型性纳米铁基氧化物吸附剂，确定氧化物组成与其结构性能关系。通过静态实验，研究纳米铁基氧化物吸附除磷效能与固液界面吸附反应机理。阐明纳米铁基氧化物和束缚态磷氧化物的溶解释放规律与氧化物组份、结构等的关系；在可能存在的水质条件下（pH、氧化还原电位等），探索束缚态磷氧化物的结构特征变化、溶解释放过程中铁、磷等形态转化规律。该课题的完成将进一步完善环境微界面吸附理论，对吸附除磷水质净化技术也具有重要的指导意义。

课题以廉价绿色高效的铁氧化物为主组分，制备出典型的纳米结构二元（铁钛复合氧化物、铁锰复合氧化物）和三元复合铁基氧化物（铁铝锰复合氧化物），分析了氧化物组成与其结构性能关系，阐明了此类铁基氧化物吸附水中磷酸盐的界面效能与机理。为解决粉末状金属氧化物难以直接工程应用等问题，制备出纳米水合悬浮态金属氧化物-新生态铁锰复合氧化物（FMBO），其便于原位制备，利于管道投加和混合，并且发现其具有比单一的金属氧化物和铁锰混合物更好的除磷能力。建立了Fe2+-KMnO4原位除磷工艺，阐明了吸附除磷机理。新生态金属氧化物和Fe2+-KMnO4工艺两种工艺的开发为吸附剂的工程应用提供了一条新的途径。揭示了三价铁盐-磷共沉淀物的溶解释放影响因素及作用机理，对水体和水处理工艺铁盐混凝除磷底泥的处理具有重要指导意义。并开展了水体除磷中试研究。