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技术|含磷废水处理技术

在水环境中，磷是以颗粒态和溶解态存在的，超过一定限度会导致水体中

藻类和浮游生物急剧增殖，引起水体富营养化，降低水中溶解氧，导致水质恶

化。如何有效控制和预防水体的富营养化过程，仍然是修复水环境污染的一个

重要课题。

早在1991年，欧盟委员会就已经颁布《欧盟城市污水指令》，目的在于处

理含磷生活污水和工业废水。目前，常用的除磷方法主要有化学法和生物法。

化学法药剂耗量大、费用高及产泥量大，而生物除磷占地面积大、投资高且稳

定性差，二者均存在着不足。因此，寻找高效的处理方法是必要的。

铁是地壳中第4丰富的元索和第2丰富的金属元索，且廉价易得，对环境

无危害性。将铁及其氧化物应用到污染治理和环境修复中具有重大的意义。水

铁矿是无定形氢氧化铁，分布广泛、比表面积大且表面活性高。杨小洪等研究

了几种铁氢氧化物对氟的吸附量，结果表明水铁矿对水溶液中氟离子的吸附量

最大。崔慧瑛等以人工合成的水铁矿为吸附剂，研究了水铁矿对三价砷离子的

吸附，吸附效果显著。目前，国内对水铁矿在污水修复方面已经显见成效，但

是针对水铁矿吸附磷酸根的研究，尤其是对水铁矿吸附磷酸根的影响因索的全

面分析，这类的研究还不是很成熟。

本研究以人工合成水铁矿作为吸附剂，研究了震荡速度、吸附时间、吸附

剂投加量、溶液初始pH、含磷初始浓度、震荡温度和共存离子等因索对其吸附

磷酸根的影响，为后期利用水铁矿处理含磷废水提供理论依据。

1、实验部分

1.1试剂与仪器

1.1.1材料与试剂

本文实验所用的吸附剂FerrorMox(简称FM)，其主要成分是水铁矿。化学

药品有抗坏血酸、钥酸钱、酒石酸锑氧钾、浓硫酸、磷酸二氢钾和氢氧化钠。

实验用水为蒸馏水。

1.1.2实验仪器

恒温水浴锅、真空干燥箱、pH计、水浴恒温震荡器、扫描电子显微镜、

EDSX能谱仪、X射线衍射仪、傅里叶转换红外光谱分析仪、自动物理吸附仪低

温氮气吸附仪、紫外可见分光光度计。

1.2表征方法

扫描电子显微镜(SEM)观察其形貌;采用能量散射X射线光谱仪(EDS)测定组

成;利用X射线衍射分析仪测(XRD)FM的晶体结构，傅里叶转换红外光谱分析仪

分析其官能团，采用自动物理吸附仪对FM的比表面积和孔结构进行分析。

1.3实验方法

通过批量吸附实验考察了不同影响因索对FM吸附水中磷酸盐的影响。具体

实验步骤：在一系列250mL碘量瓶中分别加入一定浓度体积的磷酸二氢钾溶液，

再加入一定质量的FM吸附剂，调节不同的反应条件，放入恒温水浴锅震荡，反

应一段时间后通过0.45μm微孔滤膜过滤进行固液分离，然后采用钥锑抗分光

光度法测定上清液中残留的磷酸盐浓度。其磷酸盐标准溶液的线性方程为:

y=0.5146x+0.0024,R2=0.999(1)

为了确定FM除磷的最佳反应条件，本实验均采用实验室配制的模拟废水:

将优级纯磷酸二氢钾于110℃干燥2h，在干燥器中放冷至室温，称量0.2197g

溶于蒸馏水，移入1L容量瓶中。加(1+1)硫酸5mL，用蒸馏水稀释至标线，此

溶液作为磷酸盐储备液，浓度为50mg/L。实验时取一定体积储备液用蒸馏水稀

释到需要浓度即可。FM吸附磷的去除率用下面的公式计算:

式中：C。为溶液中磷的初始浓度(mg/L);Ce为吸附后(或吸附平衡时)水样

的含磷浓度(mg/L)

2、结果与讨论

2.1FM形态表征

图1(a)和(b)分别是FM吸附剂的EDS能谱分析图和SEM电镜扫描图。由图

1(a)可知，FM吸附剂的主要元索成分是Fe,O,Ca和Si，其中主要元索是铁和氧，

各占40.62%和47.62%。由图1(b)可知，固体表面成球形颗粒聚集状态，这和

水铁矿以无定形的不规则颗粒聚合体形式存在的描述一致。表1是FM的表面结

构特征参数。由表1可知，FM比表面积比较大，达到225m2/g，微孔体积和比

表面积分别是0.012cm3/g和28.0m2/g，说明FM的微孔比较发达。

图2所示为FM吸附剂的XRD图谱。由图2可知，FM吸附剂的结晶度比较

差，2θ角在35°和62°处有2个比较宽的吸收峰，其晶面间距d值分别为

0.25nm,0.15nm。对比水铁矿的标准X射线