沸石除磷性能研究_肖举强

第16卷第3期甘肃环境研究与监测2003年9月污染治理(252～254)沸石除磷性能研究肖举强,李玉金,郑辉(兰州交通大学环境科学与工程学院,甘肃兰州730070)摘要:室内静态实验表明:沸石的用量、反应时间、原水浓度、原水pH值、反应速度、磷的存在形式等是影响沸石除磷的主要因素;沸石能有效去除洗浴水、生活污水中的磷含量,是一种优良除磷新材料.关键词:沸石;除磷;含磷废水中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1009-1211(2003)02-0252-03目前,我国和大多数国家城市污水处理的方法主要是二级生物处理法,但由于二级生化处理对水中共存的氮、磷只有部分去除,大部分氮、磷将最终排入地表水等受纳水体,致使这些水体中的氮、磷含量不断累积,进而造成水体富营养化.国内外常用的除磷方法主要是:沉淀法、生物法、吸附和离子交换法.其中吸附和离子交换法由于占地面积小、工艺简单、操作方便、适用范围广而倍受人们关注[1,2],而沸石是一种新型除磷吸附材料.1试验材料及方法1.1试验材料选用甘肃白银产天然斜发沸石为试验材料,其颜色为暗红,湿视密度为1.4g/mL,湿真密度为2.5g/mL,其主要化学成分见表1.表1甘肃白银某矿斜发沸石主要化学成分成分百分数/%成分百分数/%SiO268.52K2O1.69Al2O311.59Na2O0.66FeO1.04TiO20.10CaO3.27烧灼度12.18MgO1.13称取一定量天然沸石,加入浓度为50%的氯化镁和氯化铝混合液,用氢氧化钠溶液调节pH值为10左右,经振荡并静置至少1h后,在马福炉中收稿日期:2002-12-22.作者简介:肖举强(1966-),在读研究生,现攻读环境工程专业.300℃恒温1h,即可制得沸石除磷材料.1.2试验方法采用静态试验法:量取一定量模拟水样(由磷酸二氢钾配制而成)或废水(洗涤废水、生活污水等)置于三角烧杯中,加入一定量的沸石除磷材料,在室温下以一定速度搅拌10min后过滤,用钼锑抗分光光度法测定滤液中磷含量,计算磷的去除率和沸石吸附容量.2试验结果及讨论2.1反应时间的影响取0.1g沸石处理PO3-4浓度为5mg/L的模拟水样100mL,在80r/min的转速条件下,考察反应时间对除磷效果的影响,所得实验结果见表2.由表2反应时间与沸石除磷效率的关系反应时间/min残余磷浓度/mg·L-1去除率/%21.27874.441.22775.561.20176.081.09878.1100.81483.7120.78984.2150.78984.2表2可见,随着反应时间的增长,磷的去除率提高,反应10min磷的去除率可达83.7%,之后增长缓慢.故本试验反应时间选为10min.2.2搅拌速度的影响取0.30g沸石除磷材料处理浓度为50mg/L的模拟磷水样100mL,以不同的转速反应10min,其吸附容量随搅拌速度的变化如图1所示.由图1图1搅拌速度与吸附容量的关系可以看出,转速对吸附容量影响较小,当转速在80r/min左右时吸附剂量相对较高,所以本实验取80r/min.2.3原水pH值的影响在反应时间10min、转速80r/min条件下,用沸石除磷材料处理PO3-4浓度为50mg/L的模拟水样,在不同pH值条件下的试验结果如图2所示.当图2原水pH值与合成吸附剂除磷效果的关系pH值在3～11范围内,沸石的吸附容量受原水pH值的变化影响不大,pH值较低时处理效果稍好,但吸附磷的容量均在10.9～11.9mg范围内,说明该材料具有较广的pH值适应范围.2.4投药量的影响随沸石除磷材料用量增加,磷的去除率提高,为使出水达标排放,可以用增加投药量的方法来解决.取不同量的沸石除磷材料处理浓度为50mg/L的模拟磷水样100mL,以200r/min的转速快速搅拌1min后,以80r/min的转速反应搅拌10min,静置、过滤、测其吸光度,计算滤液浓度和吸附容量,试验结果如图3所示.图3吸附剂投量与去除率的关系2.5混凝剂种类称取0.2g沸石、硫酸铝、聚合铝各2份分别加入PO3-4浓度为50mg/L和20mg/L的模拟水样,搅拌10min后,静置、过滤,计算其吸附容量,所得结果如表3所示.可以看出,对于同一浓度的模拟水表3几种除磷混凝剂的比较混凝剂种类含磷浓度/mg·L-1残余浓度/mg·L-1吸附容量/mg·g-1沸石205.7377.132沸石5018.28915.856硫酸铝207.3356.333硫酸铝5022.85013.575聚铝206.1496.926聚铝5019.73215.134样,在相同的处理条件下,沸石的除磷效果要优于常用的混凝剂硫酸铝和聚铝.2.6磷存在形式的影响原水中磷不同形式的存在对沸石的吸附容量影响较大,试验结果见表4.表4磷的不同存在形式对去