几种吸附材料对磷吸附性能的对比研究

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环境工程

2011年8月第29卷第4期

几种吸附材料对磷吸附性能的对比研究

辛

杰

1，2

*

裴元生

2

王颖

2

陈晓春

1

（1.北京化工大学化学工程学院，北京100029；2.北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室，北京100875）

摘要：针对白洋淀府河水体磷污染问题，研究了天然沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥、铁铝泥五种材料对磷的吸附性能，并利用盐酸改性铁铝泥、铁盐改性粉煤灰和赤泥，对比研究了改性后材料对磷的吸附能力，探讨了水体pH值和其他离子对其吸附性能的影响。结果表明：沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥对磷的吸附符合一级动力学模型，而铁铝泥和改性后材料吸附磷符合准二级动力学模型；改性前后各材料吸附磷等温线均符合Langmuir方程。各材料吸附磷能力为：改性赤泥＞改性粉煤灰＞改性铁铝泥＞铁铝泥＞赤泥和粉煤灰＞沸石＞硅藻土，改性材料吸附磷能力明显提高。溶液pH值显著影响改性材料吸附磷效果，pH为7时吸附量最大；硫酸根和碳酸氢根离子抑制磷的吸附，氯离子和硝酸根离子没有明显影响。

关键词：磷；吸附；改性；影响因素

CONTRASTIVESTUDYONPHOSPHORUSADSORPTIONOFSEVERALADSORBENTS

2

XinJie1，

PeiYuansheng2WangYing2ChenXiaochun1

（1.CollegeofChemicalEngineering，BeijingUniveisityofChemicalTechnology，Beijing100029，China；

2.StateKeyLaboratoryofWaterEnvironmentSimulation，SchoolofEnvironment，BeijingNormalUniversity，Beijing100875，China）

Abstract：Theadsorptioncapacityofnaturalzeolite，flyash，redmud，diatomaceousearth，iron-aluminummudwasresearchedandthephosphorusadsorptionofthemodifiedadsorbents（iron-aluminummudmodifiedwithhydrochloricacid，flyashandredmudmodifiedwithferricchloride）werecomparedinthispaper．TheeffectsofpHandotherionsinwateronphosphorusadsorptionbythemodifiedadsorbentswereinvestigated．Theresultsindicatethatphosphorusadsorptionbynaturalzeolite，flyash，redmudanddiatomaceousearthcanbesimulatedbythefirstkineticmodels，whilephosphorusadsorptionbyiron－aluminummudandthemodifiedadsorbentscanbesimulatedbysecondorderkineticmodels．ThephosphorusadsorptionbyadsorbentsandthemodifiedadsorbentscanbebetterdescribedwithLangmuiradsorptionisotherm．Theorderofthephosphorusadsorptionisasfollows：modifiedredmud＞modifiedflyash＞modifiediron－aluminum＞iron－aluminum＞redmudandflyash＞naturalzeolite＞diatomaceousearth．Theadsorptioncapacityofthemodifiedadsorbentsisobviouslyimproved．TheoptimalpHforphosphorusadsorptionbythemodifiedadsorbentsisatpHof7．HCO3－andSO42－ionsinwatercansignificantlyrestrainphosphorusadsorption．

Keywords：phosphorus；adsorption；modified；influencingfactors

0引言

近年来，由于白洋淀流域各种点源、非点源污染

吸附法等

［2］

。从运行情况看，沉淀法和结晶法存在

运行成本高，后处理困难，水质难达标等缺点；生物法则反应速度慢，处理高浓度含磷废水难以实现水质达标

［2］

物大量排放，白洋淀受到了严重污染。府河是白洋淀最大的入淀河流，经调查，该河流中总磷（TP）的平均质量浓度为2.28mg/L。因此，如何有效控制并采取有效措施去除水体中的磷显得日益重要。目前国内外常用的除磷方法主要有沉淀法、结晶法、生物除磷、

*国家水体污染控制与治理科技重大专项（水专项）（2008ZX07209-007）；国家重点基础研究计划（973）项目（2010CB429003）。

。而吸附除磷法以其设备简单、原料来源广泛、

［3］

低运行成本等优势，被认为是高效的、普遍适用的水体除磷方法

。吸附法的关键在于吸附剂的选择，

目前常用的吸附剂包括沸石、硅藻土等多孔性材料，以及粉煤灰、铁铝泥等工业废弃物。但这些材料对磷因此有必要对吸附材料进行适当的的吸附能力有限，

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改性处理，以提高其对磷的吸附能力。

本文针对白洋淀府河磷污染严重问题，对比研究了天然沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥、铁铝泥五种常用吸附材料的吸附除磷能力，并对铁铝泥进行盐酸改对赤泥和粉煤灰进行铁盐改性，探讨了改性后材性，

料的吸附除磷能力，以及pH值等环境因素对其吸附性能的影响。11.1

实验材料和方法实验材料

粉煤灰由北京首钢炼铁厂提供；赤泥由中国科学院生态环境研究中心提供；天然沸石、硅藻土由国药集团提供；铁铝泥由北京市第九水厂提供。1.21.2.1

实验方法

吸附材料的改性1）铁铝泥的盐酸改性。

取5g铁铝泥加入至1mol/L的HCl溶液中，室离心弃去上清液，水洗至无氯离子检温下振荡12h，

出，样品于105℃下干燥3h，干燥后的固体磨碎后过100目筛备用。

2）粉煤灰和赤泥的铁盐改性。

分别取5g粉煤灰和赤泥于1L的烧杯中，加入500mL水，调节pH值至13，在不断搅拌条件下缓慢加入0.5mol/L的FeCl3溶液直到溶液的pH值降到5为止，溶液沉淀老化24h，离心后的沉淀物在105℃下干燥。干燥后，固体磨碎，过100目筛备用。1.2.2

吸附材料对磷的吸附动力学

准确称取0.2g赤泥、粉煤灰、沸石、硅藻土于50mL离心管中，加入25mL质量浓度为100mg/L的磷溶液，在（30±1）℃下，恒温振荡。取样时间设定为2，4，6，8，20，24，36，48h。取样过滤后测定溶液中的磷含量。

由于铁铝泥和改性铁铝泥、粉煤灰、赤泥的吸附量较大，因此加入100mL质量浓度为100mg/L的磷其他实验条件同上。溶液进行吸附试验，1.2.3

吸附材料对磷的等温吸附实验

准确称取0.2g赤泥、粉煤灰、沸石、硅藻土于50mL离心管中，分别加入25mL质量浓度为30，60，100，120，150，300mg/L的磷溶液在（30±1）℃条件下恒温振荡48h后取样过滤，测定溶液中的磷含量。

准确称取0.2g铁铝泥于50mL离心管中，分别150，300，450，600，750，加入25mL质量浓度为100，

1000mg/L的磷溶液在（30±1）℃条件下恒温振荡48h后取样过滤，测定溶液中的磷含量。

分别准确称取改性后的铁铝泥、粉煤灰、赤泥0.2g于50mL离心管中，分别加入质量浓度为100，300，600，750，1500，3000mg/L的磷溶液在（30±1）℃条件下恒温振荡48h后取样过滤，测定溶液中的磷含量。1.2.4

环境因素的影响实验

1）pH值的影响。取25mL质量浓度为100mg/L的磷溶液，3、5、7、9、11，分别调节pH值至1、投加0.1g改性材料，在（30±1）℃条件下，振荡48h后离心15min取上清液，测定溶液中的磷含量。

－

2）其他离子的影响实验。分别配制PO3浓度4

KH2PO4+Na2SO4均为0.01mol/L的KH2PO4溶液、

KH2PO4+NaNO3溶液、KH2PO4+NaHCO3溶溶液、

KH2PO4+NaCl溶液和混合溶液（由KH2PO4、液、

2－

NaCl、Na2SO4、NaNO3和NaHCO3组成），其中SO4、

NO3－、HCO3－、Cl－浓度均为0.01mol/L。

分别取0.2g吸附材料放入离心管中，加入上述（30±1）℃下振荡48h后离心15溶液各25mL，

min，取上清液分析溶液中磷浓度。22.1< …… 此处隐藏：3698字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……