磷是导致水体富营养化的主要营养元素之一。
含磷废水的处理常采用化学沉淀法(固体氧化铝等固体的吸附作用)。
将35〜90目天然沸石与MgCl2、A1C13按2:3:1质量比混合后,在300℃温度下恒温lh,制备成Zeolite复合吸附剂,当投加量为8g/L时,使PO43-浓度为80.48mg/L的城市生活污水中的磷去除率达92%以上。专家对天然沸石经镁、铝盐改性后,用于处理含磷废水,磷去除率达98%〜99.8%,残留磷浓度降至0.1mg/L。
研究员对沸石处理含磷废水进行了研究,方法如下。
人工水样配制含有50mg/L的P溶液。
沸石取至胶州沸石矿,碎至40目,其化学成分见表4-43。
表4-43沸石化学成分
成分 | CaO | MgO | AI2O3 | $i〇2 | Fc2〇3 | K20 | Na20 |
质M分数/% | 2.86 | 0.62 | 13.34 | 65.40 | 1.02 | 2.09 | 1.57 |
实验方法移取100mL人工水样于250mL锥形瓶中,加入沸石,振荡40min,静置后过滤。测定水中磷的残留量。
实验结果在磷含量0〜200mg/L范围内,pH值2〜10的生活污水中,加入40目沸石4g,振荡40min,磷去除率达90%,见表4-44〜表4-47所示。
表4-44沸石用星对除磷效果的影响
沸石用s/g | 处理前 | 处理后 | 去除率/% | ||
pH值 | 播含量/(mg/L) | pH值 | 瞵含®/(mg/L) | ||
0.2 | 4.72 | 50 | 6.40 | 9.75 | 80.5 |
0.4 | 4.72 | 50 | 6.62 | 6.89 | 86.7 |
0.5 | 4.72 | 50 | 6.82 | 5.07 | 89.9 |
1.0 | 4.72 | 50 | 7.30 | 4.58 | 90.8 |
2.0 | 4.72 | 50 | 7.62 | 4.30 | 91.4 |
4.0 | 4.72 | 50 | 7.48 | 4.20 | 91.6 |
6.0 | 4.72 | 50 | 7.92 | 4.23 | 91.5 |
8.0 | 4.72 | 50 | 8.03 | 4.20 | 91.6 |
表4-45酸度对除磷效果的影响
沸石用曼/g | 处理前 | 处理后 | 去除率/% | ||
pH值 | 嫌含S/(mg/L) | pH值 | 磷含M/(mg/L) | ||
1.0 | 1.28 | 50 | 1.32 | 13.67 | 72.6 |
1.0 | 1.87 | 50 | 1.95 | 8.47 | 83.1 |
1.0 | 2.05 | 50 | 3.18 | 5.08 | 89.8 |
1.0 | 3.04 | 50 | 6.24 | 4.95 | 90.1 |
1.0 | 4.16 | 50 | 7.16 | 4.80 | 90.4 |
1.0 | 5.16 | 50 | 7.28 | 4.85 | 90.3 |
1.0 | 6.05 | 50 | 7.34 | 4.64 | 90.7 |
1.0 | 8.18 | 50 | 8.05 | 4.38 | 91.2 |
1.0 | 9.12 | 50 | 8.36 | 4.40 | 91.2 |
1.0 | 10.20 | 50 | 9.12 | 4.48 | 91.0 |
1.0 | 11.40 | 50 | 9.82 | 7.63 | 84.7 |
1.0 | 12.10 | 50 | 11.70 | 11.20 | 77.6 |
表4-46接触时间对除磷效果的影响
沸石用s/g | 接触时间/min | 处 | 理前 | 处 | 理后 | 去除率/% |
pH值 | 璘含虽/(mg/L) | pH值 | 磷含 S/(mg/L) | |||
1.0 | 10 | 4. 72 | 50 | 6. 94 | 9. 64 | 80. 7 |
1.0 | 20 | 4. 72 | 50 | 7. 24 | 8. 10 | 83.4 |
1.0 | 30 | 4. 72 | 50 | 7.40 | 5. 40 | 89. 1 |
1.0 | 40 | 4. 72 | 50 | 7. 48 | 4. 45 | 91. 1 |
1.0 | 60 | 4. 72 | 50 | 7. 52 | 4. 45 | 91. 1 |
表4-47磷浓度对除磷效果的影响
沸石用虽/g | 处理前 | 处理后 | 去除率/% | ||
pH值 | 檐含 fi/(mg/L) | pH值 | 磷含 M/(mg/L) | ||
()• 5 | 6. 02 | 25 | 8. 18 | 2. 35 | 90. 6 |
1. 0 | 5. 50 | 50 | 7. 85 | 4. 60 | 90. 8 |
2. 0 | 5.35 | 100 | 7. 35 | 9. 20 | 90. 8 |
3.0 | 5.35 | 150 | 7. 49 | 12. 50 | 91.7 |
4. 0 | 5. 64 | 200 | 7. 78 | 20. 80 | 89. 6 |
肖举强等研究了生活污水中沸石去除磷的方法。
沸石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4«48。
表4-48甘肃白银产天然斜发沸石化学成分
成 分 | 百分数/% | 成 分 | 百分数/% |
Si〇2 | 68. 52 | k2o | 1. 69 |
AI2O3 | 11.59 | Na20 | 0.66 |
FcO | 1. 04 | T1O2 | 0. 10 |
CaO | 3. 27 | 烧灼度 | 12. 18 |
MgO | 1. 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lh后,在马弗炉中300°C恒温 lh,即可制得沸石除磷材料。
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l()min后过滤,测定滤液中磷含量,计算磷的去除率和沸石吸附 容量。
取甘肃某大学浴池洗澡水100mL,其含磷浓度为1.07mg/L (以P〇T计), 分别向其中加入不同量的沸石除磷材料,振荡10分钟,以硝酸-硫酸消解法预处理 后,静置、过滤,计算其含磷量。试验结果显示,沸石除磷材料对磷有良好的去除效果。在投药量为2g/L时,去除率为72%,出水可达到《污水综合排放标准》 (GB 8978—1996)二级排放标准。表4-49列出了沸石处理浴池废水的结果。
表4-49沸石处理浴池废水的结果
沸石用里/g | 残余浓度/(mg/L) | 磷的去除率/% | 沸石用S/g | 残余浓度/(mg/L) | 磷的去除率/% |
0.1000 | 0.479 | 55.2 | 0.3000 | 0.144 | 86.5 |
0.2000 | 0.299 | 72.1 |
在反应时间为10min、搅拌速度80r/min条件下,用沸石除磷材料处理某校园生活污水,试验结果见表4-50。可见,沸石除磷材料对城市生活污水中的磷有良好去除效果,当投加量为2g/L时,磷的去除率约达80%,当投加量为5g/L时,磷的去除率可达到90%以上,满足《污水综合排放标准》二级标准。
表4-S0沸石处理生活污水的结果
沸石用s/g | 原水POT浓度/(nig/L) | 残余POJ-浓度/(mg/L) | 磷的去除率/% |
0.2000 | 3.211 | 0.711 | 77.9 |
0.3000 | 3.211 | 0.402 | 87.5 |
0.5000 | 3.211 | 0.299 | 90.7 |
室内模拟配水和实际废水试验表明,沸石除磷材料是一种优良除磷吸附剂,它能在较广的pH值范围内有效去除废水中的磷。其除磷最佳条件为:反应时间10min,搅拌速度80r/min。原水磷浓度、沸石投加量、磷的存在形式对沸石的除磷效率有较大的影响,该材料对磷酸氢二钾的处理效果最佳,其次是磷酸二氢钾、焦磷酸盐,其除磷效果要优于常用除磷剂硫酸铝和聚铝,当投加量为5g/L时,磷的去除率可达到90%以上。由于沸石在我国储量丰富、来源广泛、价格低廉。因此,用沸石除磷值得进一步研究和推广应用。