免烧复合填料FA-ZC吸附磷动力学及热力学特征

来源：水处理技术杂志2026年第6期北京时间：

作者：立青次木1,2,3, 邓钦1, 李金城1,*, 王若彤1, 韦春满2, 陆海敏1

单位：1.桂林理工大学,环境科学与工程学院,广西 桂林 541006;2.广西环境污染控制理论与技术重点实验室,广西 桂林 541006;3.桂林理工大学宜兴产业研究研究,江苏 无锡 214200

摘要：为了为人工湿地或生态滤床提供一种高效且低成本的除磷滤料,同时解决燃煤电厂废弃物资源化问题,以粉煤灰和煤气化渣为主要原料,通过固相合成法制备了一种免烧复合填料（FA-ZC）,探究其对磷的吸附效果,并系统研究了其对磷的吸附效果。通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜-能谱（SEM-EDS）等表征手段,对FA-ZC的物理化学性质进行了详细分析。结合静态吸附实验,采用动力学拟合、吸附等温线分析和热力学模型评估了FA-ZC对磷的吸附特性。结合表征结果和静态实验结果,探讨FA-ZC对磷吸附过程中存在的吸附机制。实验结果表明,随着吸附时间的延长,FA-ZC对磷的吸附量显著增加,300 min后达到吸附平衡。初始磷浓度对平衡吸附量具有明显影响,较高的初始浓度能显著提高吸附量。在不同温度条件下,Langmuir等温吸附模型拟合效果最佳,在298 K时最大吸附量为28.42 mg/g。通过 FA-ZC对磷的吸附过程进行动力学模型拟合发现,所采用的四种模型均能较好地描述吸附过程,表明在FA-ZC表面同时发生物理吸附与化学吸附两种不同形式的吸附,且吸附速率受其他因素限制,其中准二级动力学模型拟合效果最好,属于化学吸附;在吸附热力学分析中发现,热力学参数∆<em>G</em>^θ<0。∆<em>H</em>^θ>0,说明FA-ZC对磷的吸附过程属于物理吸附和化学吸附共同作用的结果且吸附过程是吸热且自发进行的,这也与上述动力学、等温吸附曲线拟合结果一致;在对吸附性能影响实验中发现,FA-ZC在酸性条件下吸附效果最好,通过对FA-ZC零点电荷测定实验也能证明这一结论。根据上述研究结果,推测FA-ZC除磷机理为物理吸附、化学吸附和化学沉淀相 结合,主要依靠配体交换和化学反应。综合分析说明FA-ZC是一种成本低、除磷性能优异的填料,适用场景广泛。

关键词：煤气化渣,沸石,粉煤灰,吸附,除磷

基金资助：桂林市科学研究与技术开发计划项目（20220124-7,城镇生活污水自养反硝化脱氮除磷新型过滤材料的研制）; 桂林市科学研究与技术开发计划项目（20220114-3,漓江流域单户式农村生活污水SH-BAF净化床处理关键技术研究与应用示范）