硫铝酸盐水泥去除微污染水体中磷的性能及机理

摘要

微污染湖泊、水库等水体中磷的去除已成为水质研究的主要方向.磷是造成水体富营养化的关键因素,其浓度较低时即可导致水体富营养化与水华的发生,许多除磷方法对低浓度磷的去除效果不佳.因此,我们从22种天然矿物、火山灰质材料和水硬性材料中,筛选出了能高效去除低浓度磷的硫铝酸盐水泥(代号R.SAC 42.5,简称R),该材料在中性、偏酸性的溶液中呈絮凝体状态.本文从吸附动力学、等温吸附曲线、SEM和XRD分析3个方面研究了R对微污染水体中磷的去除机理、环境因素(pH、温度、光照、扰动和溶解氧浓度)对已被R絮凝体吸附的磷酸盐再次溶出的影响以及R在实际微污染水体中的应用效果.结果表明,中性条件下,R絮凝体在0.5 min内就可完成对磷酸盐的去除.当R絮凝体用量为0.10 g/L时,可将0.10 mg/L的磷酸盐完全去除.初步分析表明,磷的去除是由于R絮凝体与磷酸盐之间的化学吸附作用,吸附初始反应阶段可由Langmuir等温线描述.SEM和XRD分析表明磷酸盐主要吸附在R中的硅酸三钙表面,絮凝后的R通过溶液中离子的网捕、压缩、沉降增加了磷酸盐吸附量.环境因子实验表明,在pH为5.0~8.0范围内,磷酸盐去除率可达90%以上.光、温度和溶解氧不影响磷酸盐的去除.扰动会导致部分磷酸盐解吸,但磷酸盐浓度仍低于0.05 mg/L.对微污染湖泊/水库除磷研究表明,絮凝后的R在湖泊/水库除磷、截留水中悬浮物、预防水体富营养化与水华方面具有潜在的应用前景.