銘盛環(huán)境——工業(yè)污水，工業(yè)廢水處理專家，提供污水處理解決方案

　　磷是地球上生物體不可短少的主要元素之一，存在正磷酸鹽、偏磷酸鹽、有機磷等多種方式。通常以為，磷元素是植物生長的限制要素。水體中含磷量過高會造成水體富營養(yǎng)化問題。但是，由于外界向環(huán)境大量排放超標(biāo)含磷污水，使得世界范圍內(nèi)(包括我國)水體富營養(yǎng)化污染十分嚴(yán)重、普遍。磷有著不同于氮、硫的性質(zhì)，無論它的氧化態(tài)還是復(fù)原態(tài)都不可能成為氣態(tài)而被排放到空氣中。因而，各種除磷辦法，其原理都是經(jīng)過把污水中的磷轉(zhuǎn)化為固體物(或原固體物的一局部)而將磷除去。目前，常用含磷污水處置技術(shù)有：(1)化學(xué)除磷法是采用最早、運用最普遍的一種除磷辦法?；瘜W(xué)除磷的根本原理是經(jīng)過投加化學(xué)藥劑構(gòu)成不溶性磷酸鹽沉淀物，然后經(jīng)過固液別離從污水中去除。(2)吸附法除磷是應(yīng)用某些多孔或大比外表積的固體物質(zhì)對水中磷酸根離子的親和力來完成的廢水除磷過程。磷經(jīng)過在吸附劑外表的物理吸附、離子交流或外表沉淀過程，完成磷從廢水中的別離，并可進一步經(jīng)過解吸處置回收磷資源。(3)生物法除磷技術(shù)是基于聚磷菌在厭氧條件下釋放磷及在好氧條件下攝取磷的原理，經(jīng)過好氧-厭氧的交替運轉(zhuǎn)來完成除磷的辦法。由于吸附法具有處置效果好、工藝簡單、操作便當(dāng)、節(jié)約占地面積等優(yōu)點，在含磷工業(yè)污水處理中備受關(guān)注。礦物材料具有孔隙多、比外表積大和極性強等優(yōu)點，特殊的膠體性能和晶體構(gòu)造又使其具備良好的離子交流性能和外表吸附性能。正是由于具有這些優(yōu)良的性能，礦物材料逐步成為高效吸附材料開發(fā)的熱點，本文主要研討礦物材料及給水處置設(shè)備沉降泥渣的吸附除磷性能，以期挑選可應(yīng)用于處置含磷污水的粘土礦物吸附材料提供科學(xué)根據(jù)。

　　一、實驗過程

　　1.1 主要實驗材料及儀器

　　泥渣(電廠廓清池排泥脫水、枯燥，根本組成：Al2O318.6%、Fe2O39.9%、SiO242.5%、CaO6.3%、MgO1.7%、燒失量19.3%);粉煤灰(取自火電廠，根本組成：AI2O324.4%、Fe2O35.5%、SiO258.5%、CaO5.0%，MgO1.6%、燒失量3.8%)、高嶺土(市售，根本組成：AI2O337.9%、Fe2O30.65%、CaO0.03%、MgO0.09%、SiO244.6%、燒失量16.9%);模仿水樣采用KH2PO4(剖析純)配制，先配1000mg/L的貯備液，運用時以除鹽水稀釋至所需濃度。原水水樣為某城市污水處置廠二級出水，水質(zhì)狀況為：總磷酸鹽(以PO4 3-計)7.4mg/L、CODcr70mg/L、SS46mg/L。

　　主要運用的儀器有回轉(zhuǎn)式恒溫調(diào)速搖瓶柜(上海欣蕊自動化設(shè)備有限公司)、可見分光光度計(WFJ7200尤尼科(上海)儀器有限公司)。

　　水中磷的測定采用鈕銖抗分光光度法。

　　1.2 吸附速度實驗

　　精確稱取30mg泥渣等吸附材料于6個250mL錐形瓶，在錐形瓶中參加100mL含磷模仿水樣。將錐形瓶放到震蕩器中，在200r/min的速度下，分別震蕩2、5、10、20、40、60min。取出后立即用慢速濾紙實行過濾，然后測定濾液中磷含量。

　　1.3 吸附除磷性能實驗

　　精確稱取10、20、30、50、100mg泥渣等吸附材料于6個250mL錐形瓶，分別在6個錐形瓶中參加100mL實驗水樣。將錐形瓶放到震蕩器中，在200r/min的速度下震蕩60min。取出后立即用慢速濾紙實行過濾，然后測定濾液中磷含量(Ce)。將測得的均衡濃度Ce代入式(1)計算得吸附容量qe：

　　二、結(jié)果與討論

　　2.1 吸附材料對磷吸附速度

　　吸附材料對水中磷的吸附速度實驗結(jié)果如圖1和圖2所示。

　　從圖1和圖2中可看出，三種吸附材料隨著吸附過程的開端就能大量吸附溶液中的磷，這樣的吸附行為應(yīng)該是由于這幾種吸附材料都含有大量的金屬氧化物、且有較大比外表積，加速了磷的相轉(zhuǎn)移過程。泥渣、粉煤灰和高嶺土對磷的吸附都能快速完成。泥渣在較短時間內(nèi)(5min)已完成了對磷大量的吸附而趨向吸附均衡，粉煤灰和高嶺土對磷的吸附需求20min趨向吸附均衡，吸附均衡時剩余磷的濃度都降到了0.5mg/L以下。在模仿水樣和實踐水樣中，都是泥渣對水中磷的吸附速度明顯快于粉煤灰和高嶺土。這類吸附材料能在較短的時間內(nèi)趨向吸附均衡，有利于提升水中磷的吸附去除效率。

　　2.2 吸附材料對磷的吸附性能

　　吸附材料對水中磷的吸附等溫線實驗結(jié)果如圖3和圖4所示。

　　從圖3和圖4中可看出，在模仿水樣和實踐水樣中，泥渣對水中磷的吸附性能(吸附容量)都明顯高于粉煤灰和高嶺土。粉煤灰和高嶺土對實踐水樣中磷的吸附性能(吸附容量)要明顯差于對模仿水樣中磷的吸附性能(吸附容量)，而泥渣對水中磷的吸附性能(吸附容量)在模仿水樣和實踐水樣中沒有明顯的差別，這應(yīng)該是與吸附材料的構(gòu)造和組成成分上的差別有關(guān)。

　　磷吸附去除材料是經(jīng)過吸附固定和化學(xué)沉淀反響來到達有效地去除磷的目的。研討標(biāo)明：(1)合適PO4 3-吸附的金屬氧化物，金屬氧化物的外表是重要的PO4 3-離子的吸附位，其吸附通常是與金屬氧化物外表構(gòu)成絡(luò)合物或構(gòu)成化學(xué)鍵而完成的；(2)含鐵、鈣物質(zhì)，其作用是提供鐵、鈣源及磷酸鐵、磷酸鈣沉淀的活性外表。當(dāng)鐵、鈣含量高的材料參加反響混合物時，磷的吸附容量有所提升。

　　高嶺土礦物材料，是二八面體1：1型層狀硅酸鹽礦物，它以極微小的微晶或隱晶狀態(tài)存在，并且致使密塊狀或土狀匯合體呈現(xiàn)，晶體屬三斜晶系的層狀構(gòu)造硅酸鹽礦物，成分較簡單，只要少量Fe、Ca、Mg等替代八面體中的Al，Al的含量較高。它具有較大的比外表積、吸附容量和良好的吸附性能。粉煤灰是一種多孔性松懈固體匯合物，其單體是由Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SiO2和一些微量元素組成的海綿狀和空心球狀的細小顆粒，粉煤灰的多孔構(gòu)造使它具有較大的比外表積和較好的吸附才能。從粉煤灰的理化性能來看，粉煤灰處置污水主要是經(jīng)過吸附作用。影響粘土礦物材料磷理論飽和吸附量的主要要素是鈣、鎂含量和膠體氧化鐵及氧化鋁的含量，粘土材料和粘土吸附磷的過程中物理吸附的同時，化學(xué)吸附作用影響較大。

　　泥渣、粉煤灰和高嶺土三種吸附材料的構(gòu)造和組成成分類似，都有較大的吸附外表積，都主要由鋁、鐵、鈣、鎂和硅的氧化物組成，只是高嶺土中鐵、鈣、鎂氧化物含量最低，其吸附除磷主要依托物理吸附，化學(xué)吸附作用小一些。而泥渣中鐵、鈣、鎂氧化物含量最多，因而，泥渣對水中磷的吸附不只有物理吸附，還有較多的化學(xué)吸附存在，而且，電廠廓清池中添加有鐵鹽混凝劑，使沉降泥渣中含鐵化合物更多些，與磷(磷酸根)反響生成更多溶解度較小的磷酸鐵類物質(zhì)，從而進一步提升了泥渣對水中磷的吸附才能。

　　2.3 吸附材料對磷的去除效果

　　吸附材料對水中磷的吸附去除效果如圖5和圖6所示。

　　從圖5和圖6中可看出，模仿水樣中，較大的吸附材料投加量都能取得高的磷去除率可到達99.1%，0.2g/L的泥渣和粉煤灰投加量，磷的去除率就可到達98%，低劑量時，高嶺土對磷的去除率明顯小一些。實踐水樣中，同樣是較大的吸附材料投加量都能取得高的磷去除率可到達99.0%，0.2g/L的泥渣投加量，磷的去除率就可到達98.1%，而低劑量時，0.2g/L的粉煤灰和高嶺土投加量，磷的去除率僅到達77.2%o泥渣與粉煤灰和高嶺土對實踐水樣中磷去除率的差別要明顯大于模仿水樣。這就闡明了，泥渣對實踐水樣中磷有著較好的去除效果。

　　三、結(jié)論

　　(1)粉煤灰和高嶺土能在20min后趨向吸附均衡，完成對磷的吸附，含有鐵化合物的沉降泥渣對水中磷的吸附速度明顯快于其它礦物材料(粉煤灰和高嶺土)，5min即可完成對磷的大量吸附而趨向吸附均衡。

　　(2)含較多鐵化合物的沉降泥渣對水中磷的吸附才能好于其它礦物材料(粉煤灰和高嶺土)，較低劑量處置實踐水樣時，0.2g/L的泥渣投加量，磷的去除率就高達98.1%，而0.2g/L的粉煤灰和高嶺土投加量，磷的去除率僅到達77.2%。