水体富营养化与蓝藻水华污染作为影响国内外水环境质量的重要问题,得到了全世界学者的广泛关注。近年来,我国水体富营养化问题日趋严重,水体富营养化问题的治理刻不容缓。本文选取草木灰作为吸附剂,分别研究其对硝酸根、磷酸根的吸附去除效果与吸附机制,将吸附法与介电泳技术相结合提出了一种去除硝酸根、磷酸根离子的新方法,结合扫描电镜(SEM)表征和EDS能谱分析进行了以下两方面研究:(1)草木灰;对水中硝酸根离子的吸附性能及吸附机理的研究,并采用吸附-介电泳法研究硝酸根离子的去除及其影响因素;(2)草木灰对水中磷酸根离子的吸附性能及吸附机理的研究,并采用吸附-介电泳法研究磷酸根离子的去除及其影响因素。除此之外,还探究了介电泳法直接捕获水华鱼腥藻的可行性,研究了不同影响因素对该方法去除效果的影响规律。1.对硝酸根离子的去除研究中以草木灰为吸附剂得到以下结论:吸附去除硝酸根的研究中发现,草木灰投加量与硝酸根的吸附去除率为正相关。草木灰对硝酸根的吸附结果表明,吸附动力学行为符合准二级动力学模型;吸附热力学行为符合Langmuir模型,属于单分子层吸附。热力学参数计算结果表明,该反应是一个可自发进行的熵增吸热反应。吸附-介电泳去除硝酸根的研究中发现,草木灰投加量与吸附-介电泳法去除硝酸根效率为正相关。施加吸附-介电泳法后,与单纯吸附处理相比较,整体处理时间由24 h减少至1.5h,去除效率大大提升。以草木灰为吸附剂,使用吸附-介电泳法去除硝酸根的最佳捕获电压为13 V。在最佳捕获电压下,丝网电极上的电场强度处于捕获草木灰微粒的最适范围,微粒被捕获于丝上,硝酸根的去除效率最高。单位时间内流量越低,吸附-介电泳法对硝酸根去除率越高,确定最佳流量为0.335 L/h。SEM表征结果表明,经过介电泳处理后,活性炭微粒形态发生了变化,粒径减小,比表面积增大,微粒表面可吸附硝酸根离子的活性位点增加。EDS测试结果表明,吸附-介电泳处理后,溶液表面氮元素含量无明显变化,主要原因可能与能谱仪特性有关。2.水中磷酸根离子的去除研究中以草木灰为吸附剂得到以下结论:吸附去除磷酸根的研究中发现,草木灰对磷酸根的吸附实验结果表明,吸附动力学行为符合准二级动力学模型;Freundlich与Langmuir吸附等温式都能够非常好地描述草木灰对磷酸根的吸附热力学行为,单分子层吸附与多分子层吸附同时存在。热力学参数计算结果表明,该反应是一个可自发进行的熵增吸热反应。吸附-介电泳去除磷酸根的研究中发现,草木灰投加量与吸附-介电泳法去除磷酸根效率为正相关。施加吸附-介电泳法后,与单纯吸附处理相比较,整体处理时间缩短90%以上,去除效率大大提升。以草木灰为吸附剂,使用吸附-介电泳法去除磷酸根的最佳捕获电压为13 V。在最佳捕获电压下,丝网电极上的电场强度处于捕获草木灰微粒的最适范围,微粒被捕获于丝上,磷酸根的去除效率最高。单位时间内流量越低,吸附-介电泳法对磷酸根去除率越高,确定最佳流量为0.335 L/h。SEM表征与EDS测试结果表明,经过介电泳处理后,草木灰微粒粒径减小,微粒比表面积增大,使得草木灰微粒可以与更多的磷酸根离子相结合,加快吸附过程并提高磷酸根离子的去除率。EDS测试结果表明,吸附-介电泳处理后,溶液表面磷元素含量增加,与紫外可见分光光度法测试结果一致。3.在介电泳法直接捕获去除水华鱼腥藻的研究中得到以下结论:(1)显微摄像证明介电泳技术可以有效捕获水华鱼腥藻,被捕获的藻类细胞结构完整,未发现有细胞内物质外流。(2)在水华鱼腥藻浓度一定的条件下,交流电压、频率越高,水华鱼腥藻的去除率也越高,调整电压、频率等条件,可以提高水华鱼腥藻去除率20%。(3)在电压、频率与流量等条件相同的情况下,介电泳法对于高浓度的藻华-富营养化模拟溶液具有更好的去除效率,并且在随着初始浓度的增加,介电泳法的实际去除能力逐渐提升。(4)流量的大小对于效果产生了明显的影响。在其他条件相同的情况下,泵入水华鱼腥藻模拟溶液的流量越低,水华鱼腥藻的去除效果越好。调整流量参数,可使得介电泳法对水华鱼腥藻的去除效率提高40%以上。