生石灰的除磷性能与除磷机理研究

第39卷第7期西南师范大学学报(自然科学版)Vo1．39No．7JournalofSouthwestChinaNormalUniversity(NaturalScienceEdition)2014年7月Ju1．2014生石灰的除磷性能与除磷机理研究①曾雪梅重庆市南岸区环境监测站，重庆400060摘要：将生石灰作为除磷材料，用以处理含磷废水．在不同初始磷浓度含磷废水中投入不同量生石灰，测量出残余磷浓度，计算出生石灰有效利用率，得出生石灰能够较快且有效地从含磷废水中去除磷，且对高浓度含磷废水中有更好效果．通过pH在除磷时的变化规律，研究生石灰除磷机理，并借助FTIR等表征发现，生石灰的主要成分为CaO，该材料在含磷废水中能够快速释放Ca和OH一，并与磷酸根离子发生混凝反应，形成磷酸钙沉淀从而达到除磷的目的．关键词：生石灰；除磷；反应时间；混凝沉淀中图分类号：X703文献标志码：A文章编号：1000—5471(2014)7—0163—06当水中的磷浓度达到0．01mg／L时，即造成了水体的富营养化[1-a]．对高浓度含磷废水而言，如何有效地实现磷资源的回收已成为国内外的研究热点_4]．然而，现有的磷回收技术尚处于研究阶段l_6]，尤其是针对低浓度的含磷废水而言[9-10]．因此，磷的去除依然是现阶段研究的重点．向含磷废水中投加钙盐以实现磷的去除，是一种有效且简便的方法[1．目前用于除磷的含钙材料包括方解石]、陶瓷引、氧化铁、TiO。[¨等．方解石除磷1h的有效利用率为13．6mg／g，8h后才可达19．6mg／g_1引，TBX多孔陶粒材料除磷2h后有效利用率为0．986mg／g．氧化铁和氧化钛成本太高[1，可见，这些材料的除磷效率较低，且反应时间较长，或者成本较大，导致实际工程运行的不可行性．主要原因是由于方解石的主要成分是碳酸钙，陶瓷的主要成分是硅酸钙以及氧化铁等，这些在溶液中的供碱性能较差．相对而言，生石灰主要成分为氧化钙的材料溶钙性能更好，从而具有更佳的除磷性能．本研究以生石灰为除磷材料，以反应时间、生石灰用量、水中磷初始浓度作为影响因素，重点考察生石灰的除磷性能，并探索该材料的除磷机理．1实验部分1．1实验材料生石灰：取白重庆某化工厂生石灰堆场．实验用生石灰呈灰白色、粉末状；化学成分见表1．根据BET表征分析知，生石灰比表面积为7．97m／g，@~TLTL容为0．055cm。／g，平均孔径为27．2Orim．实验前，将①收稿日期：2013—08—08基金项目：三峡库区流域主要污染物调查与预测(国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZXO7104—006))作者简介：曾雪梅(1969一)，女，重庆人，高级工程师，主要从事环境保护方面的研究．164西南师范大学学报(自然科学版)http：／／xbbjb．SWU．cn第39卷原料生石灰研磨过200目筛，放人密封瓶备用KHPO：分析纯试剂(重庆博艺化学试剂有限公司)．用蒸馏水配制含磷溶液．表1生石灰的化学成分1．2反应时间对除磷性能的影响和pH值变化实验取磷浓度为50mg／L的含磷溶液100mL于9个250mL锥形瓶中，分,N／Jn入0．024g生石灰(电子天平，精度0．01)，在室温条件下振荡进行反应，反应时间依次为1，4，7，1O，13，15，30，45，60min，取上清液测定反应后溶液中的残余磷浓度并测试各个时间的pH值．1．3不同初始磷浓度条件下生石灰投加量对除磷性能的影响实验1)取磷浓度为100mg／L的含磷溶液100mL于6个250mL锥形瓶中，向6个锥形瓶中分别加入0．010，0．020，0．030，0．040，0．050，0．060g生石灰，在室温条件下振荡反应30min，取上清液测定反应后溶液中的残余磷浓度．2)取磷浓度为50mg／L的含磷溶液100mL于6个250mL锥形瓶中，向6个锥形瓶中分别加入0．010，0．020，0．030，0．040，0．050，0．060g生石灰，在室温条件下振荡反应30min，取上清液测定反应后溶液中的残余磷浓度．3)取磷浓度为5mg／L的含磷溶液100mL于6个250mL锥形瓶中，分别加入0．010，0．020，0．030，0．040，0．050，0．060g生石灰，在室温条件下振荡反应30min，取上清液测定反应后溶液中的残余磷浓度．生石灰有效利用率计算公式：(CPo—CPt)CP，c——CC其中，为生石灰有效利用率(mg／g)，c为t时刻磷的含量(rag／L)，cr。为初始磷的含量(mg／L)，cr为磷的出去量(mg／L)，C为生石灰投加量(g／L)．生石灰有效利用率为除磷量与生石灰投入量之间比值，它表明生石灰除磷性能的大小．2结果与讨论2．1生石灰除磷性能影响因素2．1．1反应时间对除磷性能的影响图1为反应时间对残余