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氮和磷是水体富营养化的两个主要原因，其在农业径流中的主要存在形式分别为氨氮和磷酸盐。在众多去除水体氨氮和磷酸盐的方法中，吸附法具有原位修复、操作简单、处理效率高等优点，被认为是一种具有广阔应用前景的去除方法。近年来，双金属和三金属氧化物等合成金属材料因其成本低廉、吸附效率高且对环境友好等特点，成为了各国学者的研究热点。其中，铁锰复合氧化物(FMBO)由于具有高比表面积和能与特定离子发生反应的官能团而具有出色的吸附性能，但制备所得的FMBO通常以纳米颗粒形式存在，在实际应用中难以实现固液分离，因此实现粉末状FMBO固定化是其工程应用推广的前提。通过查阅大量文献发现，目前常用的一种经济有效的固定化方法是将改性物质通过涂层法负载到多孔稳定的固体大颗粒材料上。
因此，本研究以纳米态铁锰复合氧化物的理化性质为前提，选用廉价易得、物化稳定性高的多孔火山岩作为负载FMBO的改性大颗粒材料，通过氧化还原-共沉淀法制备了铁锰复合氧化物改性火山岩(记为FMML)，本文主要研究了FMML的优化制备方法，探究了其去除农业径流中氨氮和磷酸盐的性能，并进一步验证了FMML在沟渠模块中的实际应用效果，本文的主要内容和结论如下：
(1)比较改性前后火山岩对氨氮和磷酸盐的去除性能，确定了制备过程中铁锰溶液摩尔配比为3∶1、改性时火山岩的投加量为40gL-1。通过对改性前后的火山岩进行表征分析发现，改性后的火山岩表面紧密团聚着纳米级的不规则颗粒，具有粗糙的多孔结构、较大的比表面积和丰富的官能团，从结构和元素组成的角度验证了FMBO在火山岩表面的负载情况。
(2)通过一系列静态吸附实验，综合评价了FMML对水中氨氮的去除性能，具体涉及多种环境因素(如反应时间、温度、投加量及粒径大小、pH和共存阳离子等)对氨氮去除效果的影响实验。结果表明，FMML去除水中氨氮的反应平衡时间为5h，最佳投加量与粒径大小分别为4gL-1和3-5mm，pH为7时去除效率最高，该吸附过程是单层和多层吸附共同作用的非自发性吸热反应，主要通过扩散作用、静电吸引、氧化反应及络合反应实现。FMML在30次循环吸附-再生实验后依旧保持对氨氮的较高去除率(68 %)，且与国内外现有去除氨氮的固体吸附剂作比较发现，FMML在制备方法、去除效果、稳定性、循环再利用等方面具有一定优势，具有广阔的工程应用前景。
(3)通过FMML对水溶液中磷酸盐的吸附动力学、吸附等温线及多种因素(pH、离子强度和共存物质)的影响实验，结合FTIR和XPS等光谱测试方法，总结得出FMML对磷酸盐的去除主要是化学过程的单分子层吸附，其通过阴离子交换、静电吸引和表面络合反应等作用实现。通过30次吸附-再生实验进一步探究了FMML对磷酸盐去除的可循环利用性能，结果发现与新制备的FMML相比，经过吸附-再生后的吸附剂对溶液中磷酸盐的去除性能有所降低，但仍保持了较高的去除率。
(4)将FMML应用到两种沟渠模块(脱氮除磷装置和拦截转化池)中，通过定期监测农业径流在模块进口、出口处的氨氮和磷酸盐浓度变化情况，发现FMML对水中氨氮和磷酸盐都具有较好的去除效果(＞30%)，且应在4周(28天)左右时对脱氮除磷装置和拦截转化池中的FMML模块进行更换。以循环利用30次计算，FMML实际应用价格约为6￥kg-1，对氨氮和磷酸盐的单位处理成本分别为285￥kgN-1和205￥kgP-1，亩均理论最小投入成本为202￥mu-1，是具有一定应用前景的一种农业径流氮磷吸附拦截基质。
因此，本研究以纳米态铁锰复合氧化物的理化性质为前提，选用廉价易得、物化稳定性高的多孔火山岩作为负载FMBO的改性大颗粒材料，通过氧化还原-共沉淀法制备了铁锰复合氧化物改性火山岩(记为FMML)，本文主要研究了FMML的优化制备方法，探究了其去除农业径流中氨氮和磷酸盐的性能，并进一步验证了FMML在沟渠模块中的实际应用效果，本文的主要内容和结论如下：
(1)比较改性前后火山岩对氨氮和磷酸盐的去除性能，确定了制备过程中铁锰溶液摩尔配比为3∶1、改性时火山岩的投加量为40gL-1。通过对改性前后的火山岩进行表征分析发现，改性后的火山岩表面紧密团聚着纳米级的不规则颗粒，具有粗糙的多孔结构、较大的比表面积和丰富的官能团，从结构和元素组成的角度验证了FMBO在火山岩表面的负载情况。
(2)通过一系列静态吸附实验，综合评价了FMML对水中氨氮的去除性能，具体涉及多种环境因素(如反应时间、温度、投加量及粒径大小、pH和共存阳离子等)对氨氮去除效果的影响实验。结果表明，FMML去除水中氨氮的反应平衡时间为5h，最佳投加量与粒径大小分别为4gL-1和3-5mm，pH为7时去除效率最高，该吸附过程是单层和多层吸附共同作用的非自发性吸热反应，主要通过扩散作用、静电吸引、氧化反应及络合反应实现。FMML在30次循环吸附-再生实验后依旧保持对氨氮的较高去除率(68 %)，且与国内外现有去除氨氮的固体吸附剂作比较发现，FMML在制备方法、去除效果、稳定性、循环再利用等方面具有一定优势，具有广阔的工程应用前景。
(3)通过FMML对水溶液中磷酸盐的吸附动力学、吸附等温线及多种因素(pH、离子强度和共存物质)的影响实验，结合FTIR和XPS等光谱测试方法，总结得出FMML对磷酸盐的去除主要是化学过程的单分子层吸附，其通过阴离子交换、静电吸引和表面络合反应等作用实现。通过30次吸附-再生实验进一步探究了FMML对磷酸盐去除的可循环利用性能，结果发现与新制备的FMML相比，经过吸附-再生后的吸附剂对溶液中磷酸盐的去除性能有所降低，但仍保持了较高的去除率。
(4)将FMML应用到两种沟渠模块(脱氮除磷装置和拦截转化池)中，通过定期监测农业径流在模块进口、出口处的氨氮和磷酸盐浓度变化情况，发现FMML对水中氨氮和磷酸盐都具有较好的去除效果(＞30%)，且应在4周(28天)左右时对脱氮除磷装置和拦截转化池中的FMML模块进行更换。以循环利用30次计算，FMML实际应用价格约为6￥kg-1，对氨氮和磷酸盐的单位处理成本分别为285￥kgN-1和205￥kgP-1，亩均理论最小投入成本为202￥mu-1，是具有一定应用前景的一种农业径流氮磷吸附拦截基质。