鸟粪石分析与表征技术综述

第34卷第12期2009年12月环境科学与管理ENVIRONMENTALSCIENCEANDMANAGEMENTVol134No112Dec.2009收稿日期:2009-06-15基金项目:北京市教育委员会科技发展计划面上项目(KM200910016009);磷回收技术平台建设项目作者简介:王崇臣(1974-),男,硕士,讲师,主要研究方向为环境化学。文章编号:1674-6139(2009)12-0088-04鸟粪石分析与表征技术综述王崇臣,郝晓地(北京建筑工程学院可持续环境生物技术研发中心,北京100044)摘要:对X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和拉曼光谱(Raman)、热分析(TGA)及化学分析法等技术用于分析和表征鸟粪石的最新研究进展进行了综述。表明X射线衍射、傅里叶红外光谱和拉曼光谱等能定性判断所得沉淀中是否含有鸟粪石,而难以定量分析鸟粪石含量。通过元素分析以及由此而建立的鸟粪石含量计算方法可以定量确定沉淀中鸟粪石的含量。热分析能提供热性能信息从而为所得沉淀的干燥处理过程提供有用的依据。关键词:鸟粪石;表征;分析;综述中图分类号:X830.5文献标识码:ATheReviewofTheAnalysisandCharacterizationTechnologiesforStruviteWangChongchen,HaoXiaodi(TheR&DCentreofSustainableEnvironmentalBiotechnology,BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture,Beijing100044,China)Abstract:Theanalysisandcharacterizationtechnologiesforstruvite,includingX-raydiffraction,FT-IRandFT-Ramanspectra,thermalanalysis,andchemicalanalysiswerereviewed.X-raydiffractionandFT-IRandFT-Ramanspectracanqualitativelydeterminethepresenceofstruviteintheprecipitates.Theelementanalysis(EA)andthecalculationmethodbasedonEAcanquantitativelydefinetheexactcontentofstruvite.ThethermalpropertyobtainedfromTGAcanprovidevaluableinforma-tiontothedrytreatmentoftheprecipitates.Keywords:struvite;characterization;analysis;review鸟粪石化学成分为MgNH4PO4#6H2O,英文缩写为MAP,因最早发现于鸟粪中而得名。鸟粪石属无色斜方晶系,为白色结晶细颗粒或者粉末,密度为1171g/mL,微溶于冷水,易溶于热水和稀酸,不溶于乙醇,遇碱溶液会发生分解[1]。鸟粪石中含有氮、磷、镁等动植物所需的营养元素,可以直接或间接地作为肥料使用。[2-4]同时,因为能够同时去除污水中的磷酸盐和氨氮,所以鸟粪石(MAP)沉淀法回收磷受到研究人员的广泛关注。全球许多科学家和工程师从理论和实践角度对从污水处理过程中如何获得鸟粪石进行了广泛研究[5-11]。本文从介绍一些鸟粪石的分析和表征方法,为鉴定和分析MAP沉淀法所得沉淀物的成分提供参考。1X射线衍射技术1.1单晶X射线衍射技术单晶X射线衍射(X射线晶体学)是一种广泛应用的分析技术,单晶结构测定能提供晶体内部三维空间的电子云密度分布信息,从而能准确地确定晶胞内的原子位置乃至电子云的分布。能详细地提供晶体中分子的立体构型、构象、化学键类型、键长、键角、分子间的原子接触距离、氢键的分布、络合物中心离子的配位情况等信息,是人们研究物质微观结构和宏观性能间联系的重要手段之一[12]。最初Dana对鸟粪石单晶的研究结果表明其晶胞参数为a=6.09!,b=6.97!,c=11118!,属于单斜晶系,空间群为Pmc2。之后,Bland[13]等人利用伯格进动相机对从日本产的罐头中得到的鸟粪石进行晶体学测试,获得的晶胞参数为a=6.13?0.02!,b=6192?0.02!,c=11119?0.02!,这与Dana的研究成果相似。但是此次确定的空间群为Pnm21,不#88#第34卷第12期2009年12月王崇臣等#鸟粪石分析与表征技术综述Vol134No112Dec.2009同于前人的研究成果。多年后,Whitaker[14]利用