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技術成果

磷酸鹽改性方解石去除水中磷酸鹽研究

來源：中國粉體技術網更新時間：2013-12-05 20:36:09 瀏覽次數：

磷(P)是藻類生長所必需的營養元素之一。人類所產生的含磷廢水如果不加處理直接排入水體會導致水中磷質量濃度過高，會促進水中藻類的過度繁殖，從而引起水體的富營養化。傳統的含磷廢水處理方法包括化學沉淀法和生物法?；瘜W沉淀法是利用鐵鹽、鋁鹽或石灰等化學藥劑與磷酸鹽生成沉淀而達到去除目的?；瘜W沉淀法除磷存在的主要缺陷包括操作麻煩、化學藥劑的成本高以及會產生較多的化學污泥等。生物法除磷存在的主要缺陷包括工藝流程復雜、管理要求高以及出水水質不穩定等。因此，研究開發新型的高效經濟廢水除磷技術以替代傳統的化學沉淀法和生物法，對于水體的富營養化防治而言是非常必要的。近年來，利用容易獲得且成本低廉的固體材料去除水中的磷酸鹽已經引起了研究人員的廣泛關注。方解石是晶體屬三方晶系的碳酸鹽礦物，容易獲得且成本低廉。相關研究已經證明方解石可以有效去除水中的磷酸鹽。當水中磷質量濃度較低時，方解石與磷酸鹽之間的反應機制為表面吸附作用。當水中磷質量濃度較高時，方解石與磷酸鹽之間的反應機制開始時為表面吸附作用，隨后為磷酸鈣沉淀作用。方解石除磷后的產物可以被直接用作酸性土壤的肥料。方解石除磷后的產物亦可以被再次用于水中磷酸鹽的去除。但是，目前國內外對方解石除磷后的產物去除水中磷酸鹽的各種影響因素尚缺乏足夠的了解和認識。
上海大學林建偉等使用磷酸鹽溶液和方解石之間的反應得到方解石去除水中磷酸鹽后的產物，即磷酸鹽改性方解石，通過實驗對比分析了方解石和磷酸鹽改性方解石對水中磷酸鹽的去除動力學，并考察了磷酸鹽改性方解石去除水中磷酸鹽的各種影響因素。磷酸鹽改性方解石對水中磷酸鹽的去除能力明顯優于方解石。當反應時間為2h時，實驗條件下磷酸鹽改性方解石對水中磷的去除率達到 72%，而方解石對磷的去除率僅為35%。當pH為5-7時，磷酸鹽改性方解石對水中磷酸鹽的去除能力較高；當pH 由7增加到10h，對磷酸鹽的去除能力略微下降；當pH由10增加到12h，對磷酸鹽的去除能力急劇下降。磷酸鹽改性方解石對水中磷酸鹽的單位去除量隨初始磷質量濃度的增加而增加。過高的初始磷質量濃度會導致磷酸鹽改性方解石對水中磷酸鹽的去除率過低。磷酸鹽改性方解石對水中磷酸鹽的去除能力隨反應溫度的升高而增加。磷酸鹽改性方解石對水中磷酸鹽的去除動力學可以較好地采用準二級動力學模型加以描述。水中共存的鈣離子有利于磷酸鹽改性方解石對磷酸鹽的去除，而水中共存的碳酸氫根離子抑制了磷酸鹽改性方解石對磷酸鹽的去除。磷酸鹽改性方解石去除水中磷酸鹽的主要機制是磷酸鈣沉淀作用。磷酸鹽改性方解石不僅會為磷酸鈣沉淀反應的異質成核提供核心，促進磷酸鈣沉淀的形成，而且當水處于對方解石不飽和狀態時會溶解釋放出可溶性鈣，為磷酸鈣沉淀的形成提供鈣源。上述結果表明，方解石去除水中磷酸鹽后的產物可以被再次用于水中磷酸鹽的去除，并且對磷酸鹽的去除效果優于原始的方解石。

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